Bagaimana Baterai Litium BMS Memastikan Keamanan & Mencegah Ledakan
Sistem manajemen baterai lithium-ion (BMS) memastikan operasi baterai yang aman melalui mekanisme keamanan multi-level untuk mencegah ledakan dan termal runaway.Berikut adalah fungsi inti dan prinsip-prinsip realisasi::
I. Pemantauan waktu nyata dan perlindungan parameter
BMS memastikan bahwa baterai beroperasi dalam batas aman dengan terus memantau parameter kunci seperti tegangan, arus dan suhu:
1Pemantauan tegangan
- Pemantauan tegangan monomer secara real time untuk mencegah tegangan berlebihan (> 4.2V) atau tegangan rendah (< 3.0V).75V (level 1 overcharge) atau 3.90V (level 2 overcharge).
- Teknik manajemen pemerataan (pasif/aktif) untuk mengurangi perbedaan tegangan individu dan menghindari overcharging lokal atau overdischarging karena inkonsistensi tegangan
2. Batas saat ini
- Menetapkan ambang arus muatan / pelepasan (misalnya, 1.0C untuk peringatan overcurrent muatan, 2.0C untuk overcurrent pelepasan) dan memotong sirkuit ketika batas melebihi
- Perlindungan sirkuit pendek memotong arus dalam milidetik melalui tabung MOS untuk mencegah termal lari yang disebabkan oleh arus tinggi.
3. Pengelolaan Suhu
- Sensor suhu memantau suhu baterai secara real time, rentang kerja biasanya -20°C ~ 60°C. Sensor suhu memantau suhu baterai secara real time,kisaran operasi biasanya -20°C~60°C.
- Suhu yang tidak normal (misalnya > 60 °C) memicu mati atau mati daya untuk mencegah dekomposisi elektrolit dan termal lari
II. Mekanisme perlindungan multi-level
BMS menggunakan strategi perlindungan berlapis dengan eskalasi bertahap untuk mengatasi risiko:
1Perlindungan terhadap overcharge
- Tegangan pengisian dibagi menjadi tiga tingkat respons: penghentian pengisian saat mencapai 3,65V; pemotongan paksa pada 3,75V; mengunci sistem pada 3,90V sampai intervensi manual.
- Pengimbangan tegangan untuk menghindari overcharging sel individu, misalnya pengimbangan pasif melalui disipasi energi resistif, pengimbangan aktif untuk mentransfer energi ke sel tegangan rendah
2.perlindungan overdischarge
- Hentikan debit saat tegangan debit lebih rendah dari 2,5V; dalam kasus ekstrem (misalnya, 2,0V), potong secara paksa dan aktifkan mekanisme pengisian ulang.
- Hindari larutan foil tembaga elektroda negatif dan pertumbuhan dendrit lithium, mencegah sirkuit pendek internal
3Perlindungan overcurrent dan sirkuit pendek
- Batas arus yang dapat diatur secara dinamis dikombinasikan dengan perlindungan dual perangkat keras (sekering) dan perangkat lunak (pengendalian tabung MOS).
- BMS memotong sirkuit dalam 100ms dalam kasus sirkuit pendek, menekan dampak arus tinggi instan (misalnya ribuan ampere) pada baterai.
III. Pencegahan dan pemecahan masalah termal
1.Peringatan termal
- Risiko termal kabur, misalnya tekanan gas naik sebelum dekomposisi elektrolit, diprediksi dengan memantau laju perubahan suhu dan tegangan (dV/dt).
- Dikombinasikan dengan analisis data historis, ini memicu disipasi panas atau isolasi modul yang rusak sebelumnya.
2.Penyelesaian Masalah dan Tanggapan Darurat
- BMS mencatat jenis kesalahan (misalnya, tekanan diferensial yang berlebihan dalam satu unit, SOC rendah) dan mengatasinya dengan cara hierarkis: alarm, pengurangan daya, pemotongan kontaktor
- Pemutusan sambungan sirkuit utama jika terjadi kerusakan serius (misalnya termal runaway) dan pelaporan ke sistem eksternal melalui antarmuka komunikasi
IV. Perlindungan yang ditargetkan terhadap penyebab ledakan
Tiga pemicu utama ledakan baterai lithium-ion (penyalahgunaan mekanik, penyalahgunaan listrik, dan penyalahgunaan termal) semuanya dikurangi oleh BMS:
1.Perlindungan terhadap Penyalahgunaan Listrik
- Penyalahgunaan listrik seperti overcharging, overdischarging, dan arus tinggi adalah risiko utama, dan BMS secara langsung memblokir jalur tersebut melalui voltage / current limiting and equalization management
2Perlindungan terhadap penyalahgunaan panas
- Modul kontrol suhu mencegah overheating lokal, menghambat dekomposisi film SEI dan peleburan diafragma, dan menghindari sirkuit pendek internal.
3Perlindungan tidak langsung terhadap penyalahgunaan mekanis
- Meskipun tidak dapat secara langsung mencegah tabrakan, BMS dapat dengan cepat mengisolasi baterai yang rusak setelah kerusakan mekanis, mencegah reaksi berantai
V. Desain keamanan tingkat sistem
1. Perlindungan yang berlebihan
- Kombinasi perlindungan primer (bisa dipulihkan) dan perlindungan sekunder (tidak dapat diubah, misalnya, sekring) untuk peningkatan toleransi kesalahan
- Validasi silang multi-sensor untuk mengurangi alarm palsu dan kelalaian
2.Optimasi Berbasis Data
- Catat data seperti riwayat pengisian/pengeluaran dan distribusi suhu untuk mengoptimalkan strategi pengisian dan memprediksi umur baterai.
- Sempadan perlindungan diatur secara dinamis untuk menyesuaikan diri dengan penuaan baterai melalui estimasi SOC/SOH (misalnya, metode penyaringan Kalman) 27 51.