ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) มีบทบาทสำคัญในการรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน รวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิด LFP และแบตเตอรี่ลิเธียมไตรนารี (NCM/NCA) วัตถุประสงค์หลักคือการตรวจสอบและควบคุมพารามิเตอร์ต่างๆ ของแบตเตอรี่ เช่น แรงดันไฟฟ้า อุณหภูมิ และกระแสไฟฟ้า เพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่ทำงานอยู่ภายในขีดจำกัดที่ปลอดภัย BMS ยังช่วยป้องกันแบตเตอรี่จากการชาร์จเกิน การคายประจุเกิน หรือการทำงานนอกช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม ในชุดแบตเตอรี่ที่มีเซลล์หลายชุดต่อกัน (แบตเตอรี่สตริง) BMS จะจัดการการปรับสมดุลของเซลล์แต่ละเซลล์ เมื่อ BMS ล้มเหลว แบตเตอรี่จะอยู่ในภาวะเสี่ยง และอาจส่งผลร้ายแรงได้
1. การชาร์จไฟเกินหรือการคายประจุไฟเกิน
หนึ่งในหน้าที่สำคัญที่สุดของระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) คือการป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ชาร์จเกินหรือคายประจุมากเกินไป การชาร์จเกินเป็นอันตรายอย่างยิ่งสำหรับแบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมไตรนารี (NCM/NCA) เนื่องจากมีความเสี่ยงต่อการเกิดความร้อนสูงเกินไป ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เกินขีดจำกัดที่ปลอดภัย ทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป ซึ่งอาจนำไปสู่การระเบิดหรือไฟไหม้ได้ ในทางกลับกัน การคายประจุมากเกินไปอาจทำให้เซลล์เสียหายอย่างถาวร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแบตเตอรี่ LFP ซึ่งอาจสูญเสียความจุและแสดงประสิทธิภาพที่แย่ลงหลังจากคายประจุจนหมด ในทั้งสองประเภท หาก BMS ไม่สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าในระหว่างการชาร์จและการคายประจุได้ อาจส่งผลให้เกิดความเสียหายที่ไม่สามารถแก้ไขได้ต่อชุดแบตเตอรี่
2. ความร้อนสูงเกินไปและการเกิดปฏิกิริยาความร้อนโดยไม่ตั้งใจ
แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค (NCM/NCA) มีความไวต่ออุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ มากกว่าแบตเตอรี่ LFP ซึ่งขึ้นชื่อเรื่องเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีกว่า อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ทั้งสองประเภทจำเป็นต้องมีการจัดการอุณหภูมิอย่างระมัดระวัง ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ที่ทำงานได้จะตรวจสอบอุณหภูมิของแบตเตอรี่เพื่อให้แน่ใจว่าอยู่ในช่วงที่ปลอดภัย หาก BMS ล้มเหลว อาจเกิดความร้อนสูงเกินไป ทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เป็นอันตรายที่เรียกว่าภาวะความร้อนสูงเกิน (thermal runaway) ในชุดแบตเตอรี่ที่ประกอบด้วยเซลล์หลายชุด (battery strings) ภาวะความร้อนสูงเกินสามารถแพร่กระจายจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งได้อย่างรวดเร็ว นำไปสู่ความเสียหายร้ายแรง สำหรับการใช้งานแรงดันสูง เช่น รถยนต์ไฟฟ้า ความเสี่ยงนี้จะเพิ่มมากขึ้นเนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานและจำนวนเซลล์สูงกว่ามาก ทำให้มีโอกาสเกิดผลกระทบรุนแรงมากขึ้น
3. ความไม่สมดุลระหว่างเซลล์แบตเตอรี่
ในชุดแบตเตอรี่แบบหลายเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งชุดที่มีแรงดันไฟฟ้าสูง เช่น ในรถยนต์ไฟฟ้า การรักษาสมดุลแรงดันไฟฟ้าระหว่างเซลล์เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) มีหน้าที่รับผิดชอบในการตรวจสอบให้แน่ใจว่าเซลล์ทั้งหมดในชุดแบตเตอรี่มีแรงดันไฟฟ้าสมดุล หาก BMS ทำงานผิดพลาด เซลล์บางเซลล์อาจชาร์จไฟเกิน ในขณะที่เซลล์อื่นๆ ชาร์จไฟน้อยเกินไป ในระบบที่มีแบตเตอรี่หลายชุด ความไม่สมดุลนี้ไม่เพียงแต่ลดประสิทธิภาพโดยรวมเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดอันตรายต่อความปลอดภัยอีกด้วย เซลล์ที่ชาร์จไฟเกินโดยเฉพาะอย่างยิ่งมีความเสี่ยงที่จะเกิดความร้อนสูงเกินไป ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงได้
4. การสูญเสียการตรวจสอบและการบันทึกข้อมูล
ในระบบแบตเตอรี่ที่ซับซ้อน เช่น ระบบที่ใช้ในการจัดเก็บพลังงานหรือยานยนต์ไฟฟ้า ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) จะตรวจสอบประสิทธิภาพของแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง โดยบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับรอบการชาร์จ แรงดันไฟฟ้า อุณหภูมิ และสุขภาพของเซลล์แต่ละเซลล์ ข้อมูลนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจสภาพของชุดแบตเตอรี่ เมื่อ BMS ล้มเหลว การตรวจสอบที่สำคัญนี้จะหยุดลง ทำให้ไม่สามารถติดตามได้ว่าเซลล์ในชุดแบตเตอรี่ทำงานได้ดีเพียงใด สำหรับระบบแบตเตอรี่แรงดันสูงที่มีเซลล์หลายชุดเรียงกัน การไม่สามารถตรวจสอบสุขภาพของเซลล์อาจนำไปสู่ความล้มเหลวที่ไม่คาดคิด เช่น การสูญเสียพลังงานอย่างกะทันหันหรือเหตุการณ์ความร้อนสูงเกินไป
5. ไฟฟ้าดับหรือประสิทธิภาพลดลง
ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ที่ล้มเหลวอาจส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงหรือแม้กระทั่งไฟฟ้าดับทั้งหมด หากไม่มีการจัดการที่เหมาะสมแรงดันไฟฟ้าหากระบบควบคุมอุณหภูมิและความสมดุลของเซลล์ผิดปกติ ระบบอาจปิดตัวลงเพื่อป้องกันความเสียหายเพิ่มเติม ในการใช้งานที่...ชุดแบตเตอรี่แรงดันสูงหากเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ยานยนต์ไฟฟ้า หรือระบบจัดเก็บพลังงานในภาคอุตสาหกรรม อาจส่งผลให้เกิดการไฟฟ้าดับกะทันหัน ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยอย่างมาก ตัวอย่างเช่นลิเธียมไตรนารีชุดแบตเตอรี่อาจดับลงอย่างไม่คาดคิดขณะที่รถยนต์ไฟฟ้ากำลังเคลื่อนที่ ทำให้เกิดสภาวะการขับขี่ที่เป็นอันตราย
วันที่เผยแพร่: 11 กันยายน 2024
