Các lỗi thường gặp của pin và phỏng đoán sự cố liên quan tới BMS

Các lỗi thường gặp của pin và phỏng đoán lỗi

Các sự cố thường gặp	Nguyên nhân
Mất cân bằng điện áp	1. Các cell sử dụng không cân bằng
	2. Các cell trong khối bị lão hóa hoặc bị hư hỏng
	3. Mạch giám sát cell bị lỗi
	4. Thuật toán BMS dùng cân bằng cell kém.
Sạc xả quá mức	1. Cảm biến áp không chính xác
	2. Thuật toán quản lý sạc/xả bị lỗi
	3. Vấn đề hiệu chỉnh BMS gặp vấn đề.
	4. Các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến sạc/xả
Vấn đề quản lý nhiệt	1. Hệ thống làm mát không phù hợp
	2. Hiệu chỉnh cảm biến nhiệt kém
	3. Cài đặt kiểm soát nhiệt độ quá chặt
	4. Các biện pháp tản nhiệt không hiệu quả
Lỗi giao tiếp	1. Cáp liên lạc bị lỗi
	2. Các giao thức liên lạc không tương thích
	3. Phần mềm BMS bị lỗi
	4. Nhiễu EMC (Electromagnetic Compatibility)
Mất dung lượng	1. Cell bị lão hóa và hỏng.
	2. Chu kỳ sạc/xả không nhất quán
	3. BMS uớc tính SOC (trạng thái sạc) không chính xác
	4. Thiếu bảo trì thích hợp
Cảnh báo sai	1. Trục trặc về cảm biến
	2. Cài đặt ngưỡng không phù hợp
	3. Lỗi phần mềm BMS
	4. Nhiễu EMC (Electromagnetic Compatibility)

 

Mất cân bằng điện áp

Các cell riêng lẻ trong khối pin có thể mất cân bằng theo thời gian, nghĩa là một số cell bị sạc quá mức trong khi các cell khác lại bị sạc quá mức. Điều này xảy ra vì luôn có sự khác biệt nhỏ giữa các cell về độ tự xả, điện trở trong, dung lượng và nhiệt độ hoạt động. Kết quả là một số cell có sự chênh áp so với áp trung bình. Điều này làm dung lượng sử dụng tổng thể của bộ pin bị giảm và có thể dẫn đến lão hóa cell sớm hoặc hỏng cả bộ pin do vấn đề sạc xả quá mức. Một BMS hiệu quả phải có khả năng giám sát và cân bằng cell chính xác để đo lường sự chênh lệch điện áp và giữ cho các cell cài đặt ở mức thích hợp. Cả hai kỹ thuật cân bằng thụ động và chủ động đều có thể được kết hợp, nhưng các thuật toán BMS phải đủ mạnh để đáp ứng các điều kiện vận hành thực tế trong thời gian dài.

Sạc quá mức/xả quá mức

Sạc quá mức xảy ra khi pin được sạc vượt quá điện áp khuyến nghị, Xả quá mức xảy ra khi pin cạn kiệt dưới giới hạn điện áp an toàn.

Cả hai việc này đều có thể dẫn đến pin hỏng, giảm dung lượng vĩnh viễn và các mối vấn đề liên quan tới an toàn. Ngoài ra, chúng làm giảm tuổi thọ pin, tăng sinh nhiệt, có khả năng làm hỏng chất điện phân và trong trường hợp nghiêm trọng là xả khí bằng ngọn lửa – thermal runaway hoặc cháy nổ.

Vấn đề quản lý nhiệt

Pin lithium-ion sử dụng chất điện phân dễ cháy, có thể phân hủy và giải phóng nhiệt nếu cell bị chọc thủng hoặc bị sạc quá mức. Nhiệt lượng này có thể chuyển thành thermal runaway nếu các cell lân cận cũng bắt đầu hỏng theo dây chuyền. Việc  pin làm việc trong môi trường nhiệt độ cao có thể đẩy  nhanh tốc độ lão hóa. BMS cần được tích hợp chức năng cảm biến nhiệt để kiểm soát hoặc ngắt dòng sạc xả để giữ cho cell hoạt động trong khung nhiệt đã hiệu chỉnh.

Lỗi giao tiếp

Trong các hệ thống pin lớn, thiết bị điện tử giám sát và điều khiển được phân phối trên nhiều cụm PCB thay vì một BMS tập trung duy nhất . Điều này có nghĩa là dữ liệu quan trọng về đo lường, an toàn và tình trạng pin phải được đồng bộ hóa liên tục trên nhiều nút vi điều khiển. Bất kỳ lỗi giao tiếp nào giữa các nút này đều có thể làm tê liệt BMS, ngăn cản việc đánh giá điện áp từng cell và kích hoạt bảo vệ khi xảy ra tình trạng ngoài tầm kiểm soát.

Mất dung lượng

Các thông số như số chu kỳ sạc xả, nhiệt độ cao hoặc trạng thái sạc quá no hoặc quá thấp trong một thời gian dài đều là nhân tố cấu than việc làm giảm dung lượng khối pin theo thời gian. BMS theo dõi việc giảm dung lượng giảm dần; tính toán ước tính tình trạng sức khỏe pin SOH và đưa ra thông báo về thời gian chạy giảm dần.

Cảnh báo sai

Hệ thống quản lý pin thường dựa vào ngưỡng cảnh báo điện áp, dòng điện và nhiệt độ để nắm bắt các tình trạng nguy hiểm tiềm ẩn trước khi chúng leo thang thành các sự kiện thảm khốc. Tuy nhiên, việc đọc cảm biến không chính xác có thể xảy ra hoặc cài đặt giới hạn cảnh báo quá chặt có thể dẫn đến kích hoạt giả và dẫn tới việc cắt điện hoặc cảnh báo không cần thiết trong điều kiện vận hành bình thường. Nhà sản xuất BMS cần chọn linh kiện cảm biến đáng tin cậy trong điều kiện môi trường hoạt động dự kiến, sau đó áp dụng tính năng lọc và phân tích để tránh cảnh báo sai. BMS cũng cần phân biệt rõ ràng được các rủi ro thực sự với các trục trặc đơn thuần của hệ thống cảm biến hoặc các cài đặt mang tính thận trọng quá mức.

Làm thế nào để ngăn chặn và giải quyết những vấn đề liên quan tới BMS?

Hình 1: Chức năng bảo vệ của BMS

Xử lý sự cố BMS

Việc bảo trì và khắc phục sự cố cho Hệ thống quản lý pin (BMS) đòi hỏi một cách tiếp cận toàn diện để đảm bảo độ tin cậy và tuổi thọ của khối pin. Việc kiểm tra và thử nghiệm thường xuyên là những yếu tố nền tảng, cho phép xác định các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng leo thang. Kiểm tra định kỳ phải bao gồm tất cả các thành phần, bao gồm hệ thống dây điện, cảm biến và đường truyền thông, cùng với các công cụ chẩn đoán được sử dụng để tiến hành kiểm tra toàn diện các thông số chính như điện áp và nhiệt độ. V

Việc cập nhật phần mềm là vô cùng quan trọng trong giải quyết lỗi và duy trì tương thích với công nghệ thay đổi liêc tục, đồng thời phải hiệu chuẩn cảm biến đảm bảo độ chính xác của BMS.

Việc cân bằng cell và kiểm tra dung lượng giúp theo dõi tình trạng của từng cell, giải quyết triệt để việc mất bằng điện áp và các vấn đề về dung lượng trước khi chúng ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của khối.

Việc đảm bảo hệ thống kiểm soát nhiệt độ hoạt động trơn trụ bao gồm cả cơ chế làm mát và sưởi ấm, là điều cần thiết để tránh quá nhiệt, đòi hỏi phải kiểm tra thường xuyên và làm sạch các bộ phận làm mát.

Bảo trì hệ thống liên lạc: Phải có kiểm tra, dự phòng và sao lưu thường xuyên để đảm bảo trao đổi dữ liệu đáng tin cậy giữa các thành phần BMS.

Ngoài ra, cần hướng dẫn người dùng về cách sử dụng pin một cách phù hợp, cùng với các kế hoạch ứng phó khẩn cấp. Phương án phản ứng nhanh chóng với các vấn đề, được hướng dẫn bởi kế hoạch ứng phó khẩn cấp được thiết lập tốt sẽ giúp giảm thiểu rủi ro và nâng cao độ tin cậy tổng thể của hệ thống pin.

Bảo trì BMS

Trong các tình huống bảo trì, cách tiếp cận có hệ thống bao gồm việc điều tra các cảnh báo sai, số đo bất thường hoặc lỗi giao tiếp. Điều này bao gồm việc kiểm tra phần mềm lỗi thời, hiệu chỉnh lại cảm biến cũng như kiểm tra phần cứng hệ thống dây điện và đường dẫn giao tiếp.

Khi giải quyết vấn đề mất cân bằng điện áp hoặc dung lượng, có thể cần phải phân tích từng cell riêng lẻ, dẫn đến cân bằng lại khối pin hoặc thay thế cell.

Các vấn đề về quản lý nhiệt đòi hỏi phải kiểm tra các bộ phận làm mát, hệ thống thông gió và cảm biến nhiệt độ, sau đó là các biện pháp khắc phục như sửa chữa hoặc thay thế.

Lỗi của người dùng có thể được giảm thiểu thông qua các chương trình giáo dục và đào tạo liên tục, đảm bảo tuân thủ các quy trình được khuyến nghị về sạc, xả và sử dụng pin tổng thể.

Cuối cùng, lập trường chủ động, kết hợp bảo trì thường xuyên với các chiến lược khắc phục sự cố hiệu quả, là điều cần thiết để duy trì độ tin cậy và hiệu suất tối ưu của Hệ thống quản lý pin trong các ứng dụng lưu trữ năng lượng khác nhau.

Kết luận

Hiểu biết về các lỗi phổ biến của hệ thống quản lý pin BMS và cách khắc phục là điều rất quan trọng đối với người dùng thường xuyên. Xác định nguyên nhân của sự cố cho phép tránh được thảm họa và duy trì các bước an toàn quan trọng khi xử lý pin. Trên hết, việc phòng ngừa chủ động giúp người ta tránh khỏi việc giải quyết một thảm họa có thể xảy ra sau đó.