Un sistema di gestione della batteria (BMS) svolge un ruolo fondamentale nel garantire il funzionamento sicuro ed efficiente delle batterie agli ioni di litio, comprese le batterie LFP e le batterie al litio ternarie (NCM/NCA). Il suo scopo principale è monitorare e regolare vari parametri della batteria, come tensione, temperatura e corrente, per garantire che la batteria funzioni entro limiti di sicurezza. Il BMS protegge inoltre la batteria dal sovraccarico, dallo scaricamento eccessivo o dal funzionamento al di fuori dell'intervallo di temperatura ottimale. Nei pacchi batteria con più serie di celle (stringhe di batterie), il BMS gestisce il bilanciamento delle singole celle. Quando il BMS si guasta, la batteria rimane vulnerabile e le conseguenze possono essere gravi.
1. Sovraccarico o scaricamento eccessivo
Una delle funzioni più critiche di un BMS è impedire che la batteria venga sovraccaricata o scaricata eccessivamente. Il sovraccarico è particolarmente pericoloso per le batterie ad alta densità di energia come il litio ternario (NCM/NCA) a causa della loro suscettibilità all'instabilità termica. Ciò si verifica quando la tensione della batteria supera i limiti di sicurezza, generando calore in eccesso, che potrebbe provocare un'esplosione o un incendio. Una scarica eccessiva, d'altro canto, può causare danni permanenti alle celle, soprattutto nelle batterie LFP, che possono perdere capacità e mostrare scarse prestazioni dopo scariche profonde. In entrambi i tipi, la mancata regolazione della tensione da parte del BMS durante la carica e la scarica può provocare danni irreversibili al pacco batteria.
2. Surriscaldamento e fuga termica
Le batterie al litio ternarie (NCM/NCA) sono particolarmente sensibili alle alte temperature, più delle batterie LFP, note per una migliore stabilità termica. Tuttavia, entrambi i tipi richiedono un’attenta gestione della temperatura. Un BMS funzionale monitora la temperatura della batteria, garantendo che rimanga entro un intervallo di sicurezza. Se il BMS si guasta, può verificarsi un surriscaldamento, innescando una pericolosa reazione a catena chiamata fuga termica. In un pacco batteria composto da molte serie di celle (stringhe di batterie), la fuga termica può propagarsi rapidamente da una cella all'altra, portando a guasti catastrofici. Per le applicazioni ad alta tensione come i veicoli elettrici, questo rischio è amplificato perché la densità di energia e il numero di cellule sono molto più elevati, aumentando la probabilità di gravi conseguenze.
3. Squilibrio tra le celle della batteria
Nei pacchi batteria multicella, in particolare quelli con configurazioni ad alta tensione come i veicoli elettrici, il bilanciamento della tensione tra le celle è fondamentale. Il BMS è responsabile di garantire che tutte le celle di un pacco siano bilanciate. Se il BMS fallisce, alcune celle potrebbero sovraccaricarsi mentre altre rimangono sottocariche. Nei sistemi con più stringhe di batterie, questo squilibrio non solo riduce l’efficienza complessiva ma rappresenta anche un pericolo per la sicurezza. In particolare le celle sovraccariche corrono il rischio di surriscaldamento, il che può causarne un guasto catastrofico.
4. Perdita di monitoraggio e registrazione dei dati
Nei sistemi di batterie complessi, come quelli utilizzati nello stoccaggio di energia o nei veicoli elettrici, un BMS monitora continuamente le prestazioni della batteria, registrando i dati su cicli di carica, tensione, temperatura e salute delle singole celle. Queste informazioni sono fondamentali per comprendere lo stato di salute dei pacchi batteria. Quando il BMS fallisce, questo monitoraggio critico si interrompe, rendendo impossibile monitorare il buon funzionamento delle cellule del pacco. Per i sistemi di batterie ad alta tensione con molte serie di celle, l'incapacità di monitorare lo stato delle celle potrebbe portare a guasti imprevisti, come improvvise perdite di potenza o eventi termici.
5. Interruzione di corrente o efficienza ridotta
Un BMS guasto può comportare una riduzione dell’efficienza o addirittura un’interruzione totale dell’alimentazione. Senza una corretta gestione delvoltaggio, temperatura e bilanciamento delle celle, il sistema potrebbe spegnersi per evitare ulteriori danni. Nelle applicazioni dovestringhe di batterie ad alta tensionesono coinvolti, come i veicoli elettrici o lo stoccaggio di energia industriale, ciò potrebbe portare a un'improvvisa perdita di potenza, ponendo notevoli rischi per la sicurezza. Ad esempio, alitio ternarioil pacco batteria potrebbe spegnersi inaspettatamente mentre un veicolo elettrico è in movimento, creando condizioni di guida pericolose.
Orario di pubblicazione: 11 settembre 2024
