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 al litio LFP e le batterie al litio ternarie (NCM/NCA). Il suo scopo principale è monitorare e regolare diversi parametri della batteria, come tensione, temperatura e corrente, per garantirne il funzionamento entro limiti di sicurezza. Il BMS protegge inoltre la batteria da sovraccarichi, scariche eccessive o temperature di funzionamento al di fuori dell'intervallo ottimale. Nei pacchi batteria con più serie di celle (stringhe di batterie), il BMS gestisce il bilanciamento delle singole celle. In caso di guasto del BMS, la batteria rimane vulnerabile e le conseguenze possono essere gravi.
1. Sovraccarica o scarica eccessiva
Una delle funzioni più critiche di un BMS è impedire che la batteria venga sovraccaricata o scaricata eccessivamente. La sovraccarica è particolarmente pericolosa per le batterie ad alta densità energetica come le batterie al litio ternarie (NCM/NCA) a causa della loro suscettibilità alla fuga termica. Questo si verifica quando la tensione della batteria supera i limiti di sicurezza, generando calore eccessivo, che potrebbe portare a un'esplosione o a un incendio. La scarica eccessiva, d'altra parte, 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, l'incapacità del BMS di regolare la tensione durante la carica e la scarica può causare 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 al litio puro (LFP), note per la loro migliore stabilità termica. Tuttavia, entrambe le tipologie richiedono un'attenta gestione della temperatura. Un BMS efficiente monitora la temperatura della batteria, garantendo che rimanga entro un intervallo di sicurezza. In caso di guasto del BMS, può verificarsi un surriscaldamento, innescando una pericolosa reazione a catena chiamata runaway termico. In un pacco batteria composto da numerose serie di celle (stringhe di batterie), il runaway termico può propagarsi rapidamente da una cella all'altra, portando a un guasto catastrofico. Per le applicazioni ad alta tensione come i veicoli elettrici, questo rischio è amplificato perché la densità energetica e il numero di celle sono molto più elevati, aumentando la probabilità di gravi conseguenze.
3. Squilibrio tra le celle della batteria
Nei pacchi batteria multi-cella, soprattutto quelli con configurazioni ad alta tensione come quelle dei veicoli elettrici, il bilanciamento della tensione tra le celle è fondamentale. Il BMS (Building Management System) è responsabile di garantire il bilanciamento di tutte le celle di un pacco. In caso di guasto del BMS, alcune celle potrebbero sovraccaricarsi mentre altre potrebbero rimanere sottocariche. Nei sistemi con più stringhe di batterie, questo squilibrio non solo riduce l'efficienza complessiva, ma rappresenta anche un rischio per la sicurezza. In particolare, le celle sovraccaricate rischiano di surriscaldarsi, con conseguenti guasti catastrofici.
4. Perdita di monitoraggio e registrazione dei dati
Nei sistemi di batterie complessi, come quelli utilizzati per l'accumulo di energia o nei veicoli elettrici, un BMS monitora costantemente le prestazioni della batteria, registrando dati su cicli di carica, tensione, temperatura e stato di salute delle singole celle. Queste informazioni sono fondamentali per comprendere lo stato di salute dei pacchi batteria. Quando il BMS si guasta, questo monitoraggio critico si interrompe, rendendo impossibile monitorare il corretto funzionamento delle celle del pacco. Per i sistemi di batterie ad alta tensione con numerose serie di celle, l'impossibilità di monitorare lo stato di salute delle celle potrebbe portare a guasti imprevisti, come improvvise interruzioni di corrente o eventi termici.
5. Interruzione di corrente o efficienza ridotta
Un BMS guasto può causare una riduzione dell'efficienza o addirittura un'interruzione totale dell'alimentazione. Senza una corretta gestione divoltaggio, temperatura e bilanciamento delle celle, il sistema potrebbe spegnersi per prevenire ulteriori danni. Nelle applicazioni in cuistringhe di batterie ad alta tensionesono coinvolti, come i veicoli elettrici o l'accumulo di energia industriale, ciò potrebbe portare a un'improvvisa perdita di potenza, con conseguenti rischi significativi per la sicurezza. Ad esempio, unlitio ternarioil pacco batteria potrebbe spegnersi inaspettatamente mentre un veicolo elettrico è in movimento, creando condizioni di guida pericolose.
Data di pubblicazione: 11 settembre 2024
