Systém řízení baterie (BMS) pro lithium-iontové baterie: ochranné funkce, pasivní nebo aktivní vyvažování, propojený BMS
BMS (Battery Management System, systém řízení baterie) je elektronická deska, která dohlíží na články lithium-iontové baterie. Nejčastěji se s ním setkáme, když odpojí napájení. Nicméně, jeho funkce jsou mnohem rozsáhlejší: měří, chrání, vyrovnává napětí článků a u novějších modelů také poskytuje informace o stavu baterie. Tento návod vám odhalí, co se skrývá uvnitř.
Nejdůležitější
- Systém řízení baterie (BMS) měří napětí každé skupiny článků, proud a teploty.
- Přerušuje nabíjení nebo vybíjení pomocí tranzistorů, když je dosaženo určitého limitu.
- Vyrovnává napětí jednotlivých článků, aby zůstaly na stejné úrovni nabití: buď odváděním přebytečné energie (pasivně), nebo jejím přenosem (aktivně).
- Připojený systém řízení baterie (BMS) umožňuje číst stav každé jednotlivé článku pomocí telefonu nebo ovladače.
Co měří systém řízení baterie (BMS)?
- Napětí každé skupiny článků zapojených sériově: Toto je nejdůležitější měření, protože nejméně napjatá skupina určuje limity pro celou baterii.
- Proud, při nabíjení a vybíjení, se obvykle měří pomocí odporu.
- **Teploty** jsou měřeny pomocí senzorů umístěných mezi články a na samotných výkonových komponentech.
Ochranné prvky
| Ochrana | Spuštěno pomocí.. | Efekt |
|---|---|---|
| Příplatek | Skupina baterií, jejíž napětí překračuje maximální povolenou hodnotu | Odpojte napájení |
| Hluboké vybíjení | Skupina napájená při svém minimálním napětí | Přerušte vybíjení |
| Přetížení při vybíjení | Proud, který překračuje limit, nebo trvá déle, než je určeno | Přerušte vybíjení |
| Krátké spojení | Extrémní proud | Rozdělení v pouhých mikrosekundách |
| Přetížení při zátěži | Příliš vysoký nabíjecí proud, včetně brzdění pomocí elektromotoru | Odpojte napájení |
| Teplota | Příliš horko nebo příliš zima pro nabíjení | Přerušte nabíjení nebo vybíjení |
Odpojení se provádí pomocí výkonových tranzistorů umístěných na záporném pólu baterie. Některé systémy řízení baterie (BMS) mají jeden výstup pro nabíjení a vybíjení (společný port), zatímco jiné mají dva oddělené výstupy: výstup pro nabíjení může mít pak výrazně nižší limit proudu. Informace o odpojení při zrychlování naleznete v našem průvodci baterie a BMS, které omezují zrychlení, a o vlivu na brzdění v článku o regenerativním brzdění.
Proč je důležité vyrovnávat?
Žádná článek není naprosto identická se sousedním článkem. Během nabíjecích cyklů se drobné rozdíly v kapacitě a míře samovybíjení postupně projevují: jedna skupina článků se nabije dříve než ostatní, zatímco jiná se vybije jako první. Bez korekce dochází ke snížení užitné kapacity baterie (nabíjení se zastaví, když se první skupina článků nabije, a vybíjení, když se první skupina článků vybijí) a články v krajních skupinách se opotřebovávají rychleji.
Pasivní vyvažování
Nejběžnější metoda. Na konci nabíjení systém řízení baterie (BMS) připojuje malý rezistor k článkům s nejvyšším napětím, aby odváděl přebytečnou energii ve formě tepla, dokud se ostatní články nepřiblíží k nim. Je to jednoduché a spolehlivé, ale pomalé: proud pro vyrovnávání napětí je nízký. Opravuje pouze malé rozdíly a pouze tehdy, když je baterie pravidelně plně nabita.
Aktivní vyvažování
Systém řízení baterie (BMS) přenáší energii z článků s vyšším nabitím do článků s nižším nabitím pomocí obvodů využívajících kondenzátory nebo indukčnosti. Tímto způsobem dochází k menším ztrátám, systém pracuje s vyššími proudy a může zasahovat kdykoli, nejen na konci nabíjení. Je složitější a dražší. Setkáváme se s ním u velkých baterií a jako doplněk k již existujícím systémům BMS.
Tipy pro servisní techniky.
Baterie s pasivním vyvažováním je nutné občas nabít na 100 % a po dosažení indikace "nabito" ji nechat ještě chvíli na nabíječce: právě v této fázi probíhá proces vyvažování. Baterie, která je trvale nabita pouze na 80 %, se téměř nikdy nevyrovná.
Připojený systém řízení baterie (BMS)
Moderní, tzv. „inteligentní“ systémy řízení baterií (BMS) komunikují prostřednictvím Bluetooth nebo kabelového připojení. Umožňují sledovat napětí každé jednotlivé článkové skupiny, proud, teploty, počet nabíjecích cyklů a zaznamenané chyby. Jedná se o cenný diagnostický nástroj: jakákoli odchylka od normy v chování jednotlivých článkových skupin je okamžitě zřejmá.
Propojený s řídicí jednotkou, systém správy baterie (BMS) umožňuje dosáhnout ještě lepších výsledků: řídicí jednotka může přizpůsobit svůj výkon skutečnému stavu baterie, namísto toho, aby se o něm dozvěděla až v okamžiku, kdy BMS odpojí napájení. Naše řídicí jednotky RageLink, například, se připojí k BMS baterie.
Často kladené otázky
Moje baterie ztrácí dojezd, mohlo by to být způsobeno problémem s vyrovnáváním napětí článků?
Je to možné. Pokud je připojen systém řízení baterie (BMS), porovnejte napětí jednotlivých článků baterie při plném nabití: výrazný rozdíl signalizuje nerovnováhu nebo vybitý článek. Několik kompletních cyklů nabíjení může tento problém vyřešit, pokud je rozdíl malý.
Ještě pořád je aktivní BMS lepší volba?
Není to vždy nutné. U baterie, která má dobře vyvážené články a je pravidelně plně nabijena, stačí pasivní vyvažování. Aktivní vyvažování je užitečné u velkých baterií a u článků, které se od sebe odlišují.
Je možné vyměnit řídicí systém baterie (BMS) u baterie?
Ano, ale jedná se o citlivý zásah do článků, který by měl provést specialista. Nový systém řízení baterie (BMS) musí odpovídat počtu článků zapojených sériově, chemickému složení a proudům baterie.