Differenza fra monitor e sistema di gestione della batteria

Senza i sistemi di gestione della batteria, le batterie agli ioni di litio non sarebbero davvero in grado di essere la tecnologia di accumulo dell’energia di oggi e del futuro. Tuttavia, il punto in cui i sistemi di gestione della batteria non sono all’altezza è quando si verifica effettivamente un guasto alla batteria agli ioni di litio. Se le celle sono adeguatamente monitorate, bilanciate e trattate come sono state progettate per essere trattate, non dovrebbe verificarsi un guasto alla batteria. Tuttavia, un ulteriore monitoraggio del sistema batteria oltre all’interrogazione elettrica e alle misurazioni della temperatura può fornire informazioni aggiuntive sullo stato di salute del sistema batteria.

Le batterie agli ioni di litio sono utilizzate in tutto il mondo. Forniscono un accumulo di energia ad alta capacità con la capacità di rilasciare energia in modo controllato. Questo li ha resi popolari per l’uso in dispositivi elettronici portatili e veicoli elettrici, tuttavia stanno diventando una scelta sempre più popolare per molte altre applicazioni ed è ora comune trovare rack di batterie agli ioni di litio in call center, data center e molti altri applicazioni che richiedono una batteria di riserva.

Tuttavia, possono rappresentare un pericolo per la sicurezza poiché contengono elettroliti infiammabili e, se danneggiati o caricati in modo errato, possono provocare esplosioni e incendi. Pertanto, la ricerca è costantemente in corso non solo per prolungare la durata, aumentare la densità di energia, ridurre i costi e aumentare la velocità di ricarica, ma anche per migliorare la sicurezza. Gli sviluppatori sono anche alla ricerca di modi per utilizzare elettroliti non infiammabili per aumentare ulteriormente la sicurezza.

Tutti i componenti delle batterie agli ioni di litio dispongono già di meccanismi di sicurezza per cercare di mitigare i guasti della batteria. Tuttavia, è ancora possibile che le batterie si guastino. Pertanto, è essenziale che le batterie agli ioni di litio siano gestite e monitorate correttamente.

Sistema di gestione della batteria (BMS)

È compito di un sistema di gestione della batteria mantenere tutte le celle della batteria agli ioni di litio all’interno della loro precisa finestra operativa, inclusa la gestione di molte funzioni diverse come corrente, temperatura e tensione.

Una tipica batteria agli ioni di litio avrà più celle in serie e configurazioni parallele. Ciò significa che vengono caricati o scaricati contemporaneamente. Mentre i produttori di batterie fanno del loro meglio per realizzare celle identiche, le celle possono comunque invecchiare in modo diverso o ereditare piccole differenze.

Uno dei ruoli principali del sistema di gestione della batteria è garantire che le celle siano adeguatamente bilanciate. Se le celle non sono correttamente bilanciate all’inizio o alla fine di un ciclo di carica/scarica, entreranno in intervalli al di fuori della loro finestra di tensione operativa che ridurrà le prestazioni della batteria e renderà molto più probabile il suo guasto.

Le celle agli ioni di litio hanno anche limiti massimi di corrente di carica e scarica, nonché finestre di temperatura specificate. Il sistema di gestione della batteria può proteggere le batterie da correnti superiori ai limiti di corrente specificati e monitorare da vicino le temperature di ogni singola cella.

Sistema di monitoraggio delle batterie

Nonostante i migliori sforzi dei sistemi di gestione della batteria, le batterie agli ioni di litio possono ancora guastarsi. È qui che un monitoraggio aggiuntivo del sistema batteria, oltre all’interrogazione elettrica e alle misurazioni della temperatura, può fornire informazioni aggiuntive sullo stato di salute del sistema batteria.

Uno dei maggiori pericoli di guasto della batteria è l’infiammabilità dell’elettrolita che può portare una cella a sfiatare gas infiammabili durante il guasto. Quando una batteria raggiunge l’instabilità termica, genera il proprio calore e ossigeno. Questo è sufficiente per causare un incendio catastrofico da solo. Tuttavia, quando un singolo guasto della batteria provoca il guasto di una batteria adiacente, l’evento di guasto può diffondersi a tutte le celle del pacco e raggiungere anche i moduli adiacenti.

I sistemi di monitoraggio della batteria monitorano gli array di batterie per aggiungere un ulteriore livello di protezione. I sistemi di monitoraggio della batteria all’avanguardia possono fornire il rilevamento dei gas di scarico per il rilevamento molto precoce del guasto della batteria, consentendo di eliminare qualsiasi potenziale minaccia prima che venga causato qualsiasi danno. Questi possono anche essere integrati con altri sistemi per fornire rilevamento di fumo, rilevamento di calore e rilevamento di fiamma.

Monitor batteria vs. Sistema di gestione della batteria (BMS)

Le batterie al litio hanno un sistema di gestione della batteria integrato (BMS) che aiuta a ottimizzarne le prestazioni e a proteggerle dal funzionamento al di fuori di condizioni di sicurezza. Il BMS è il centro di controllo per le singole batterie in un sistema, non il sistema nel suo insieme.

La funzione principale del BMS è prevenire il sovraccarico e la scarica eccessiva, che possono danneggiare una batteria e ridurne la durata. Il BMS calcola anche la carica rimanente, controlla la temperatura della batteria, tiene d’occhio la salute e la sicurezza della batteria controllando la presenza di connessioni allentate e cortocircuiti interni e bilancia la carica su tutte le celle della batteria.

Se vengono rilevate condizioni non sicure, il BMS spegne la batteria per proteggere le celle agli ioni di litio e l’utente. Un BMS raccoglie molte delle stesse informazioni di un monitor della batteria. Tuttavia, invece di visualizzare le informazioni all’utente, il BMS le utilizza per ottimizzare le prestazioni e lo stato di salute di ciascuna batteria.

Perché hai bisogno di un monitor della batteria

Il BMS raccoglie i dati e li utilizza per ottimizzare ogni singola batteria. D’altra parte, il monitor della batteria raccoglie informazioni e le visualizza in modo che tu possa sapere ottimizzare le prestazioni dell’intero sistema di batterie.

Una delle funzioni più basilari di un monitor della batteria è visualizzare la carica residua del sistema della batteria. Nelle batterie al piombo, la tensione della batteria diminuisce notevolmente durante l’utilizzo. Questa caduta di tensione in genere dà qualche indicazione che le batterie si stanno esaurendo. Ad esempio, le luci potrebbero affievolirsi quando le batterie si stanno scaricando.

Al contrario, le batterie al litio non subiscono un calo di tensione significativo poiché si scaricano. Senza un monitor della batteria, non vi è alcun avviso che le batterie si stanno esaurendo fino a quando non sono esaurite e il BMS le spegne.