Bezpečnosť batérií v elektromobiloch je jednou z najvyšších priorít výrobcov. Kombinácia prevencie požiaru (BMS, izolácia, tepelná ochrana) a aktívnych hasiacich systémov (senzory, hasiace plyny, hasiace kvapaliny) výrazne znižuje riziko požiaru batérie a zlepšuje bezpečnosť vozidla.

Batériový manažmentový systém (BMS) v elektromobiloch zohráva kľúčovú úlohu v oblasti bezpečnosti a prevencie pred požiarom tým, že neustále monitoruje a riadi stav jednotlivých batériových článkov aj celého batériového packu. Prvým aspektom jeho činnosti je prevencia pred tepelným únikom, pričom systém sleduje parametre ako napätie, prúd a teplotu v reálnom čase a zabezpečuje rovnomerné nabíjanie a vybíjanie článkov.

Ak zistí, že niektorý článok sa prehrieva, môže obmedziť výkon, aktivovať chladenie alebo dokonca odpojiť daný modul, aby zabránil prehriatiu celého systému. Dôležitou súčasťou prevencie je aj aktívna ochrana pred nadmerným prúdom či skratom, čoho súčasťou sú poistky, relé a bezpečnostné spínače, ktoré dokážu okamžite prerušiť elektrický obvod v prípade kritickej situácie. BMS taktiež riadi procesy termálneho manažmentu, teda chladenia a zohrievania batérie, čím zabezpečuje jej optimálne pracovné podmienky a znižuje riziko vzniku nebezpečných chemických reakcií vo vnútri článkov.

Systémy na prevenciu požiaru

Aby sme chápali ako celý tento systém funguje, treba popísať jednotlivé bezpečnostné prvky.

a) Batériový manažmentový systém (BMS)
Neustále monitoruje napätie, teplotu a prúd v jednotlivých článkoch.
Ak zistí nebezpečné prehriatie alebo skrat, môže vypnúť napájanie.
Riadi nabíjanie a vybíjanie tak, aby sa zabránilo tepelnému úniku (thermal runaway).

b) Tepelná izolácia batériového packu
Batériové moduly sú oddelené požiarnymi prepážkami zo žiaruvzdorných materiálov (napr. keramické vrstvy, hliníkové panely).
Zabraňuje šíreniu požiaru medzi modulmi.

c) Protipožiarne povlaky a materiály
Batériový pack môže byť pokrytý nehorľavými povlakmi alebo izolačnými materiálmi.
Používajú sa materiály ako sklolaminát, vermikulitové vrstvy alebo špeciálne žiaruvzdorné polyméry.

d) Tlakové ventily a vypúšťacie kanály
Ak dôjde k prehrievaniu článkov, ventily uvoľnia plyny kontrolovaným spôsobom, čím sa znižuje riziko explózie.
Niektoré systémy využívajú riadené odvádzanie tepla cez kovové kanály mimo batériového priestoru.

Aktívne hasiace systémy v blízkosti batérie

Automatické hasiace systémy
Niektoré elektromobily a hlavne priemyselné či flotilové vozidlá (napr. elektrické autobusy) obsahujú integrované hasiace systémy, ktoré:
Pri zistení vysokých teplôt alebo dymu automaticky aktivujú hasiace médium.
Používajú inertné plyny (napr. argón, dusík) alebo aerosólové hasiace látky, ktoré znižujú obsah kyslíka v batériovom priestore.

Kvapalinové hasiace systémy
Niektoré systémy využívajú špeciálne hasiace kvapaliny na báze fluoropolymérov, ktoré dokážu ochladiť batériu a zabrániť ďalšiemu šíreniu tepla.
Kvapalina je rozvádzaná cez trysky v blízkosti batériového modulu.

Detekcia dymu a plynov
V batériových moduloch môžu byť senzory detegujúce dym, horľavé plyny (napr. vodík) alebo rýchle zvýšenie teploty.
Ak systém zaznamená únik plynov (napr. pri rozklade elektrolytu), môže batériu automaticky vypnúť a aktivovať hasiace médium.

Bezpečnostné opatrenia pri nehode

Automatická izolácia batérie – V prípade nehody systém okamžite odpojí batériu od vysokonapäťových káblov, aby sa zabránilo skratom.
Zosilnené batériové puzdro – Batérie sú chránené robustným kovovým krytom proti mechanickému poškodeniu pri náraze.
Systémy na rýchle ochladenie batérie – Ak systém zaznamená extrémne prehriatie, môže aktivovať núdzové chladenie kvapalinou alebo znížiť výkon pohonnej jednotky.

Ilustračné foto Electric vehicle battery Nissan Leaf, viac v popise¹.

Popis činnosti BMS

V prípade poruchy vedúcej k požiaru systém najprv deteguje prvotné známky problému, ako sú nárast teploty, únik plynov či abnormálne výkyvy napätia v jednotlivých článkoch. Ak dôjde k prekročeniu bezpečnostných limitov, BMS okamžite vyšle signál na odpojenie vysokonapäťových obvodov a môže aktivovať núdzové chladiace mechanizmy, ak sú v danom modeli vozidla k dispozícii.

Moderné systémy obsahujú aj senzory na detekciu unikajúcich horľavých plynov z článkov, pričom ak sú tieto plyny zaznamenané, môže dôjsť k včasnému varovaniu vodiča a spusteniu núdzového protokolu. V niektorých prípadoch môžu byť batériové moduly vybavené pasívnymi ochrannými opatreniami, ako sú izolačné vrstvy či protipožiarne bariéry medzi článkami, ktoré BMS zohľadňuje pri riadení bezpečnostných opatrení.

BMS v prípade havárie vozidla

Pri havárii vozidla je úlohou BMS okamžite deaktivovať vysokonapäťový systém, aby sa minimalizovalo riziko úrazu elektrickým prúdom a zabránilo sa skratu v poškodenej batérii. V moderných elektromobiloch je implementovaná funkcia automatického odpojenia batérie v prípade nárazu, pričom systém spolupracuje s airbagmi a palubnou elektronikou, aby v prípade aktivácie bezpečnostných prvkov vozidla prerušil prepojenie batérie s hnacím ústrojenstvom. Ak dôjde k poškodeniu batériového obalu alebo úniku elektrolytu, BMS môže iniciovať postupné odpájanie jednotlivých článkov a spustiť varovné hlásenie pre záchranné zložky, ktoré sa môžu pripraviť na manipuláciu s potenciálne nebezpečnou batériou.

V prípade, že havária spôsobí mechanické poškodenie batériového systému, BMS môže aktivovať aj špeciálne hasiace mechanizmy, pokiaľ ich vozidlo obsahuje, a tým predísť šíreniu požiaru alebo minimalizovať jeho dôsledky. Celková bezpečnosť batérie je tak výsledkom kombinácie nepretržitého monitorovania, aktívnych ochranných opatrení a rýchlych reakcií systému v prípade poruchy alebo havárie.

Súčasnosť a smerovanie BMS

Systém sa bude čoraz viac integrovať s inými systémami vozidla, ako je napríklad navigačný systém, aby sa optimalizovalo nabíjanie a predĺžila životnosť batérie. Taktiež budú schopné automaticky reagovať na nebezpečné situácie, napríklad privolaním pomoci v prípade požiaru alebo nehody, a to aj bez aktívnej účasti vodiča. V prípade ak je vozidlo odstavené na parkovisku, tak sa bude vykonávať vzdialené monitorovanie a diagnostika batérie. V prípade hroziaceho požiaru sa budú automaticky aktivovať hasiace systémy alebo varovať príslušné zložky. Je dôležité si uvedomiť, že BMS je len jedným z bezpečnostných opatrení. Výrobcovia elektromobilov implementujú aj ďalšie ochranné prvky, ako sú napríklad tepelné ochrany článkov batérie alebo špeciálne konštrukčné riešenia. Niektoré tieto konštatovania pre budúcnosť sú už dnes realitou a niektoré modely nimi už disponujú. Pri výbere EV odporúčam zamerať sa aj na túto bezpečnostnú stránku konkrétneho modelu.

Pozri článok Nabíjačky elektromobilov a protipožiarne opatrenia

Zdroje
1 Foto: Photographer: H.Kashioka [online]. 2009 [cit.2025-03-06]. Dostupné z: https://en.m.wikipedia.org/wiki/File:Nissan_Leaf_012.JPG
2 SEVA. Slovak Electric Vehicle Association. In: Požiarna bezpečnosť elektrických vozidiel a batériových systémov (2022) Dostupné z: https://seva.sk/download/poziarna-bezpecnost-elektrickych-vozidiel-a-bateriovych-systemov/ [cit. 2025-03-06].

Údaje použité v článku sú verejne dostupné v rámci informácií z médií, pre dohľadanie zadávajte autorom použité kľúčové slová.