هل تحتاج بطاريات الليثيوم إلى نظام إدارة (BMS)؟

يمكن تكوين حزمة بطارية عن طريق توصيل عدة بطاريات ليثيوم متسلسلة ، والتي لا يمكنها فقط توفير الطاقة لأحمال مختلفة ، ولكن يمكن أيضًا شحنها بشكل طبيعي باستخدام شاحن مطابق.لا تتطلب بطاريات الليثيوم أي نظام لإدارة البطارية (BMS) لتفريغها.فلماذا تتم إضافة جميع بطاريات الليثيوم الموجودة في السوق باستخدام BMS؟

الجواب: الأمان وطول العمر

يستخدم نظام إدارة البطارية BMS (نظام إدارة البطارية) لمراقبة شحن وتفريغ البطاريات القابلة لإعادة الشحن والتحكم فيها.تتمثل أهم وظيفة لنظام إدارة بطارية الليثيوم BMS في ضمان بقاء البطارية ضمن نطاق التشغيل الآمن واتخاذ إجراءات فورية إذا بدأت أي بطارية مفردة في تجاوز الحد المسموح به.إذا كان جهد نطاق مراقبة BMS منخفضًا جدًا ، فسيتم فصل الحمل ، وإذا كان الجهد مرتفعًا جدًا ، فافصل الشاحن.كما أنه سيفحص الجهد ، أو الجهد المنخفض ، لكل خلية في حزمة البطارية - والذي غالبًا ما يكون سبب حرائق بطارية الليثيوم التي نراها في الأخبار.يمكنه أيضًا مراقبة درجة حرارة البطارية وفصل حزمة البطارية قبل أن تصبح ساخنة جدًا وتشتعل فيها النيران.لذلك ، فإن نظام إدارة البطارية BMS هو الحفاظ على البطارية محمية بدلاً من الاعتماد البحت على شاحن جيد أو إجراء مستخدم صحيح.

لماذا لا تتطلب بطاريات الرصاص الحمضية (AGM ، المشبوهة بالغراء ، الدورة العميقة ، وما إلى ذلك) نظامًا لإدارة البطارية؟مكونات بطاريات الرصاص الحمضية أقل قابلية للاشتعال ومن غير المرجح أن تشتعل فيها النيران إذا كانت هناك مشكلة في الشحن أو التفريغ.عندما يتعلق السبب الرئيسي بالسلوك عندما تكون البطارية مشحونة بالكامل.تصنع بطاريات الرصاص الحمضية أيضًا من خلايا متصلة في سلسلة ؛إذا كانت إحدى الخلايا مشحونة أكثر بقليل من الخلايا الأخرى ، فسوف تسمح فقط للتيار بالمرور حتى يتم شحن الخلايا الأخرى بالكامل ، مع الحفاظ على جهد معقول في حد ذاته ، وما إلى ذلك. تلحق الخلايا ، وبهذه الطريقة حمض الرصاص بطارية "التوازن الذاتي" أثناء شحنها.

بطاريات الليثيوم مختلفة.القطب الموجب لبطارية الليثيوم القابلة لإعادة الشحن هو في الغالب مادة ليثيوم أيون.يحدد مبدأ عملها أنه أثناء عملية الشحن والتفريغ ، ستعمل إلكترونات الليثيوم على جانبي الأقطاب الموجبة والسالبة مرارًا وتكرارًا.إذا تم السماح بجهد الخلية المفردة أعلى من 4.25 فولت (باستثناء بطاريات الليثيوم عالية الجهد) ، فقد ينهار هيكل الأنود الصغير الذي يسهل اختراقه.يمكن أن تنمو المادة البلورية الصلبة وتتسبب في حدوث ماس كهربائي ، ثم يمكن أن ترتفع درجة الحرارة بسرعة وقد يؤدي ذلك في النهاية إلى نشوب حريق.عندما تكون خلية الليثيوم مشحونة بالكامل ، يرتفع الجهد الكهربائي فجأة ويمكن أن يصل بسرعة إلى مستويات خطيرة.إذا كان الجهد الكهربائي لخلية في حزمة بطارية أعلى من الخلايا الأخرى ، فستصل هذه الخلية أولاً إلى الجهد الخطير أثناء عملية الشحن ، ولم يصل الجهد الإجمالي لحزمة البطارية إلى القيمة الكاملة في هذا الوقت ، فسيقوم الشاحن لا تتوقف عن الشحن.لذلك ، فإن الخلية الأولى التي تصل إلى الجهد الخطير تشكل خطرًا على السلامة.لذلك ، فإن التحكم في الجهد الإجمالي لحزمة البطارية ومراقبته لا يكفي للكيمياء القائمة على الليثيوم ، يجب فحص الجهد لكل خلية فردية تشكل حزمة البطارية بواسطة BMS.

بالمعنى الضيق ، يتم استخدام نظام إدارة البطارية BMS لحماية مجموعات البطاريات الكبيرة.الاستخدام النموذجي هو بطاريات طاقة فوسفات الليثيوم والحديد ، والتي تحتوي على شحن زائد وتفريغ مفرط.التيار الزائد ، ماس كهربائى ، توازن الخلية ووظائف الحماية الأخرى ، قد تتطلب بعض البطاريات أيضًا منافذ اتصال وإدخال وإخراج البيانات ووظائف العرض الأخرى.

بمعنى واسع ، لوحة دائرة الحماية (PCB) ، التي تسمى أحيانًا PCM (وحدة دائرة الحماية) ، هي نظام بسيط لإدارة البطارية BMS.تستخدم عادة لحزم البطاريات الصغيرة.تستخدم عادة للبطاريات الرقمية.في معظم الأحيان ، يتم استخدامه لحزمة بطارية 3.7 فولت أو 7.4 فولت ، وله أربع وظائف أساسية هي الشحن الزائد ، والشحن الزائد ، والتيار الزائد ، والدائرة القصيرة.قد تتطلب بعض البطاريات أيضًا PTC و NTC.

لذلك ، لضمان السلامة وعمر الخدمة الطويل لحزم بطاريات الليثيوم ، هناك حاجة فعلية إلى نظام إدارة بطارية موثوق به BMS.