Làm thế nào pin lithium BMS đảm bảo an toàn & ngăn chặn các vụ nổ

Hệ thống quản lý pin lithium-ion (BMS) đảm bảo hoạt động pin an toàn thông qua các cơ chế an toàn đa cấp để ngăn chặn nổ và thoát nhiệt.Sau đây là các chức năng cốt lõi và các nguyên tắc thực hiện::

I. Giám sát thời gian thực và bảo vệ tham số

BMS đảm bảo rằng pin hoạt động trong giới hạn an toàn bằng cách liên tục theo dõi các thông số chính như điện áp, dòng điện và nhiệt độ:

1. Kiểm soát điện áp

• Theo dõi điện áp monomer trong thời gian thực để ngăn chặn điện áp quá cao (> 4,2V) hoặc thấp (< 3,0V). Ví dụ, BMS buộc phải ngắt mạch sạc khi điện áp đơn vị vượt quá 3.75V (mức nạp quá mức cấp 1) hoặc 3.90V (mức độ 2 quá tải).

• Các kỹ thuật quản lý cân bằng (thông thụ động/hoạt động) để giảm sự khác biệt điện áp cá nhân và tránh quá tải hoặc quá xả tại chỗ do sự không nhất quán điện áp

2- Giới hạn hiện tại

• Đặt ngưỡng điện tích / xả (ví dụ: 1.0C cho cảnh báo điện tích quá tải, 2.0C cho điện thải quá tải) và ngắt mạch khi giới hạn được vượt quá

• Bảo vệ mạch ngắn cắt dòng trong vòng một triệu giây thông qua các ống MOS để ngăn chặn sự thoát nhiệt do dòng điện cao.

3. Quản lý nhiệt độ

• Bộ cảm biến nhiệt độ theo dõi nhiệt độ pin trong thời gian thực, phạm vi làm việc thường là -20 °C ~ 60 °C. Bộ cảm biến nhiệt độ theo dõi nhiệt độ pin trong thời gian thực,phạm vi hoạt động thường là -20 °C ~ 60 °C.
• Nhiệt độ bất thường (ví dụ: > 60 °C) kích hoạt tắt điện hoặc tắt để ngăn ngừa phân hủy chất điện giải và thoát nhiệt

II. Cơ chế bảo vệ đa cấp

BMS sử dụng một chiến lược bảo vệ nhiều tầng với sự leo thang dần dần để giải quyết rủi ro:

1Bảo vệ quá tải

• Điện áp sạc được chia thành ba cấp độ phản ứng: chấm dứt sạc khi đạt 3,65V; buộc phải cắt ở 3,75V; khóa hệ thống ở 3,90V cho đến khi can thiệp bằng tay.

• Phân bằng điện áp để tránh quá tải các tế bào riêng lẻ, ví dụ: bình đẳng thụ động thông qua tiêu hao năng lượng kháng, bình đẳng hoạt động để chuyển năng lượng đến các tế bào điện áp thấp

2Bảo vệ quá mức

• Ngừng xả khi điện áp xả thấp hơn 2,5V; trong trường hợp cực đoan (ví dụ: 2,0V), buộc phải ngắt và kích hoạt cơ chế sạc lại.
• Tránh hòa tan của tấm đồng điện cực âm và tăng trưởng của các dendrit lithium, ngăn chặn mạch ngắn nội bộ

3. Bảo vệ quá điện và mạch ngắn

• Các ngưỡng dòng điện có thể điều chỉnh động kết hợp với bảo vệ bằng phần cứng (fuse) và phần mềm kép (quản lý ống MOS).

• BMS cắt mạch trong vòng 100ms trong trường hợp mạch ngắn, ngăn chặn tác động của dòng điện cao tức thời (ví dụ hàng ngàn amper) lên pin.

III. Ngăn ngừa và khắc phục sự cố thoát nhiệt

1.Cảnh báo thoát nhiệt

• Nguy cơ thoát nhiệt, ví dụ như tăng áp suất khí trước khi phân hủy chất điện giải, được dự đoán bằng cách theo dõi tốc độ thay đổi nhiệt độ và điện áp (dV / dt).
• Kết hợp với phân tích dữ liệu lịch sử, nó kích hoạt phân tán nhiệt hoặc cách ly các mô-đun bị lỗi trước.

2.Giải quyết sự cố và ứng phó khẩn cấp

• BMS ghi lại loại lỗi (ví dụ: áp suất chênh lệch quá mức trong một đơn vị, SOC thấp) và xử lý nó theo một cách phân cấp: báo động, giảm điện, ngắt tiếp xúc
• Ngắt kết nối mạch chính trong trường hợp lỗi nghiêm trọng (ví dụ như thoát nhiệt) và báo cáo cho một hệ thống bên ngoài thông qua giao diện truyền thông