แบตเตอรี่ลิเธียมจำเป็นต้องมีระบบการจัดการ (BMS) หรือไม่?

ชุดแบตเตอรี่สามารถเกิดขึ้นได้โดยการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ลิเธียมหลายก้อนแบบอนุกรม ซึ่งไม่เพียงแต่สามารถจ่ายพลังงานให้กับโหลดต่างๆ เท่านั้น แต่ยังสามารถชาร์จได้ตามปกติด้วยเครื่องชาร์จที่ตรงกันอีกด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไม่จำเป็นต้องใช้ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ในการชาร์จและคายประจุเหตุใดแบตเตอรี่ลิเธียมทั้งหมดในตลาดจึงถูกเพิ่มด้วย BMSคำตอบคือความปลอดภัยและอายุยืนยาว

ระบบจัดการแบตเตอรี่ BMS (Battery Management System) ใช้ในการตรวจสอบและควบคุมการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้หน้าที่ที่สำคัญที่สุดของระบบจัดการแบตเตอรี่ลิเธียม BMS คือเพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่ยังอยู่ในช่วงการทำงานที่ปลอดภัย และดำเนินการทันทีหากแบตเตอรี่ก้อนใดก้อนหนึ่งเริ่มเกินขีดจำกัดหาก BMS ตรวจพบว่าแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป มันจะตัดการเชื่อมต่อโหลด และหากแรงดันไฟฟ้าสูงเกินไป ให้ถอดเครื่องชาร์จออกนอกจากนี้ยังจะตรวจสอบว่าแต่ละเซลล์ในชุดมีแรงดันไฟฟ้าเท่ากันและปล่อยเซลล์ใด ๆ ที่สูงกว่าเซลล์อื่น ๆเพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่จะไม่ได้รับแรงดันไฟฟ้าสูงหรือต่ำจนเป็นอันตราย ซึ่งมักเป็นสาเหตุของไฟไหม้แบตเตอรี่ลิเธียมที่เราเห็นในข่าวนอกจากนี้ยังสามารถตรวจสอบอุณหภูมิของแบตเตอรี่และถอดแบตเตอรี่ออกก่อนที่แบตเตอรี่จะร้อนเกินไปและติดไฟได้ดังนั้นระบบการจัดการแบตเตอรี่ BMS คือการปกป้องแบตเตอรี่แทนที่จะพึ่งเครื่องชาร์จที่ดีหรือการกระทำของผู้ใช้ที่ถูกต้องเท่านั้น

เหตุใดแบตเตอรี่ตะกั่วกรด (AGM, แบตเตอรี่เจล, รอบลึก ฯลฯ) จึงไม่จำเป็นต้องมีระบบการจัดการแบตเตอรี่ส่วนประกอบของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดไวไฟน้อยกว่าและมีโอกาสติดไฟน้อยกว่ามากหากมีปัญหาในการชาร์จหรือการคายประจุแต่สาเหตุหลักเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้วแบตเตอรี่ตะกั่วกรดยังทำจากเซลล์ที่เชื่อมต่อกันแบบอนุกรมหากเซลล์หนึ่งมีประจุมากกว่าเซลล์อื่นๆ เล็กน้อย เซลล์นั้นจะปล่อยให้กระแสไหลผ่านจนกว่าเซลล์อื่นๆ จะชาร์จเต็ม ในขณะที่ยังคงรักษาแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมไว้ได้ด้วยตัวเอง เป็นต้น แบตเตอรี่จะตามทันด้วยวิธีนี้ แบตเตอรี่ตะกั่วกรดจะ “ปรับสมดุลในตัวเอง” ขณะชาร์จ

แบตเตอรี่ลิเธียมนั้นแตกต่างกันอิเล็กโทรดบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบชาร์จไฟได้ส่วนใหญ่เป็นวัสดุลิเธียมไอออนหลักการทำงานของเครื่องกำหนดว่าในระหว่างกระบวนการชาร์จและการคายประจุ ลิเธียมอิเล็กตรอนจะวิ่งไปที่ขั้วบวกและขั้วลบทั้งสองด้านครั้งแล้วครั้งเล่าหากอนุญาตให้แรงดันไฟฟ้าของเซลล์เดียวสูงกว่า 4.25v (ยกเว้นแบตเตอรี่ลิเธียมไฟฟ้าแรงสูง) โครงสร้างพรุนขนาดเล็กของแอโนดอาจยุบลง วัสดุผลึกแข็งอาจเติบโตและทำให้เกิดการลัดวงจร จากนั้นอุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะนำไปสู่เพลิงไหม้ในที่สุดเมื่อเซลล์ลิเธียมชาร์จเต็ม แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันและอาจถึงระดับที่เป็นอันตรายได้อย่างรวดเร็วหากแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ในชุดแบตเตอรี่สูงกว่าเซลล์อื่น เซลล์นี้จะถึงแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตรายก่อนในระหว่างกระบวนการชาร์จ และแรงดันไฟฟ้าโดยรวมของก้อนแบตเตอรี่ยังไม่ถึงค่าเต็มในขณะนี้ เครื่องชาร์จจะ ไม่หยุดชาร์จดังนั้นเซลล์แรกที่ไปถึงแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตรายจึงมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยดังนั้น การควบคุมและตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าโดยรวมของชุดแบตเตอรี่จึงไม่เพียงพอสำหรับเคมีที่ใช้ลิเธียม แรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์ที่ประกอบเป็นชุดแบตเตอรี่จะต้องได้รับการตรวจสอบโดย BMS

ในแง่แคบ ระบบจัดการแบตเตอรี่ BMS ใช้สำหรับการป้องกันชุดแบตเตอรี่ขนาดใหญ่การใช้งานทั่วไปคือแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ซึ่งมีฟังก์ชันการป้องกัน เช่น การชาร์จไฟมากเกินไป การคายประจุมากเกินไป กระแสไฟเกิน การลัดวงจร และความสมดุลของเซลล์จำเป็นต้องมีพอร์ตการสื่อสาร ตัวเลือกอินพุตและเอาต์พุตข้อมูล และฟังก์ชันการแสดงผลอื่นๆตัวอย่างเช่น อินเทอร์เฟซการสื่อสารของ BMS ที่ปรับแต่งอย่างมืออาชีพของ Xinya มีดังนี้

ในแง่กว้าง Protection Circuit Board (PCB) บางครั้งเรียกว่า PCM (Protection Circuit Module) เป็นระบบจัดการแบตเตอรี่ BMS อย่างง่ายโดยทั่วไปจะใช้กับแบตเตอรี่ขนาดเล็กโดยทั่วไปใช้สำหรับแบตเตอรี่ดิจิตอล เช่น แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ แบตเตอรี่กล้อง แบตเตอรี่ GPS แบตเตอรี่สำหรับทำความร้อนเสื้อผ้า ฯลฯ โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับก้อนแบตเตอรี่ 3.7V หรือ 7.4V และมีฟังก์ชันพื้นฐานสี่ประการของการชาร์จไฟเกิน ดิสชาร์จเกิน กระแสเกิน และไฟฟ้าลัดวงจรแบตเตอรี่บางชนิดอาจต้องใช้ PTC และ NTC

ดังนั้น เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและอายุการใช้งานที่ยาวนานของชุดแบตเตอรี่ลิเธียม จึงจำเป็นต้องมีระบบจัดการแบตเตอรี่ BMS ที่มีคุณภาพที่เชื่อถือได้จริงๆ