Το BMS μιας μπαταρίας λιθίου: προστασίες, παθητική ή ενεργός εξισορρόπηση, έξυπνο BMS
Το BMS («Battery Management System», σύστημα διαχείρισης μπαταρίας) είναι η ηλεκτρονική πλακέτα που επιβλέπει τις κυψέλες μιας μπαταρίας λιθίου. Το μαθαίνουμε κυρίως όταν διακόπτει τη λειτουργία. Ωστόσο, κάνει πολλά περισσότερα: μετράει, προστατεύει, εξισορροπεί και, στα πιο πρόσφατα μοντέλα, καταγράφει την κατάσταση της μπαταρίας. Αυτός ο οδηγός αποκαλύπτει τα εντόσθια.
Τα βασικά
- Το BMS μετρά την τάση κάθε ομάδας κυψελών, το ρεύμα και τις θερμοκρασίες.
- Διακόπτει τη φόρτιση ή την εκφόρτιση μέσω τρανзиστόρ όταν ξεπερνιέται ένα όριο.
- Εξισορροπεί τις κυψέλες ώστε να παραμένουν στο ίδιο επίπεδο φόρτισης: διασκορπίζοντας την περίσσεια (παθητική) ή μεταφέροντάς την (ενεργός).
- Ένα έξυπνο BMS επιτρέπει την ανάγνωση της κατάστασης κάθε κυψέλης από κινητό τηλέφωνο ή ελεγκτή.
Τι μετρά το BMS
- Η τάση κάθε ομάδας κυψελών σε σειρά: είναι η πιο σημαντική μέτρηση, επειδή η πιο αδύναμη ομάδα καθορίζει τα όρια ολόκληρης της μπαταρίας.
- Το ρεύμα, κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση, γενικά μέσω μιας αντίστασης μέτρησης.
- Οι θερμοκρασίες, μέσω αισθητήρων που τοποθετούνται μεταξύ των κυψελών και στα δικά του εξαρτήματα ισχύος.
Οι προστασίες
| Προστασία | Ενεργοποιείται από | Εφέ |
|---|---|---|
| Υπερφόρτιση | Μια ομάδα πάνω από τη μέγιστη τάση της | Διακόπτει τη φόρτιση |
| Βαθιά εκφόρτιση | Μια ομάδα κάτω από την ελάχιστη τάση της | Διακόπτει την εκφόρτιση |
| Υπερένταση εκφόρτισης | Ρεύμα πέραν του ορίου, για ορισμένο χρόνο | Διακόπτει την εκφόρτιση |
| Βραχυκύκλωμα | Ακραίο ρεύμα | Διακόπτει μέσα σε λίγα μικροδευτερόλεπτα |
| Υπερένταση φόρτισης | Πολύ υψηλό ρεύμα φόρτισης, συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτρικής πέδησης | Διακόπτει τη φόρτιση |
| Θερμοκρασία | Πολύ ζεστό, ή πολύ κρύο για φόρτιση | Διακόπτει τη φόρτιση ή την εκφόρτιση |
Η διακοπή γίνεται μέσω τρανзиστόρ ισχύος που τοποθετούνται στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας. Ορισμένα BMS έχουν μία μόνο έξοδο για φόρτιση και εκφόρτιση (κοινή θύρα), άλλα δύο ξεχωριστές έξοδους: η θύρα φόρτισης μπορεί τότε να έχει πολύ χαμηλότερο όριο ρεύματος. Οι διακοπές κατά την επιτάχυνση περιγράφονται λεπτομερώς στον οδηγό μας μπαταρία και BMS που διακόπτουν, και η επίδραση στην πέδηση σε αυτόν για την αναγεννητική πέδηση.
Γιατί να γίνεται εξισορρόπηση
Καμία κυψέλη δεν είναι απολύτως ίδια με τη διπλανή της. Με την πάροδο των κύκλων, μικρές διαφορές στη χωρητικότητα και την αυτοεκφόρτιση κάνουν τις ομάδες να αποκλίνουν: η μία φτάνει γεμάτη πριν από τις άλλες, μια άλλη αδειάζει πρώτη. Χωρίς διόρθωση, η μπαταρία χάνει χρήσιμη χωρητικότητα (η φόρτιση σταματά στην πρώτη γεμάτη ομάδα, η εκφόρτιση στην πρώτη άδεια ομάδα) και οι ακραίες ομάδες φθείρονται γρηγορότερα.
Η παθητική εξισορρόπηση
Η πιο κοινή. Στο τέλος της φόρτισης, το BMS συνδέει μια μικρή αντίσταση στις υψηλότερες ομάδες για να διασκορπίσει την περίσσειά τους σε θερμότητα, μέχρι να τις προλάβουν οι άλλες. Είναι απλή και αξιόπιστη, αλλά αργή: το ρεύμα εξισορρόπησης είναι χαμηλό. Διορθώνει μόνο μικρές αποκλίσεις, και μόνο όταν η μπαταρία φορτίζεται πλήρως τακτικά.
Η ενεργός εξισορρόπηση
Το BMS μεταφέρει ενέργεια από τις πιο φορτισμένες ομάδες στις λιγότερο φορτισμένες, μέσω κυκλωμάτων πυκνωτών ή επαγωγέων. Σπαταλά λιγότερο, λειτουργεί με υψηλότερα ρεύματα και μπορεί να δράσει ανά πάσα στιγμή, όχι μόνο στο τέλος της φόρτισης. Είναι πιο περίπλοκη και πιο ακριβή. Την συναντάμε σε μεγάλες μπαταρίες και ως συμπλήρωμα σε υπάρχοντα BMS.
Η συμβουλή του συνεργείου
Μια μπαταρία με παθητική εξισορρόπηση πρέπει να φορτίζεται στο 100% από καιρό σε καιρό, και να παραμένει συνδεδεμένη στον φορτιστή για λίγο μετά την ένδειξη «γεμάτη»: τότε είναι που λειτουργεί η εξισορρόπηση. Μια μπαταρία που φορτίζεται πάντα στο 80% σχεδόν ποτέ δεν εξισορροπείται.
Το έξυπνο BMS
Τα σύγχρονα BMS, που αποκαλούνται «έξυπνα», επικοινωνούν μέσω Bluetooth ή ενσύρτικης σύνδεσης. Σε αυτά διαβάζεται η τάση κάθε ομάδας, το ρεύμα, οι θερμοκρασίες, ο αριθμός των κύκλων και τα σφάλματα που έχουν καταγραφεί. Είναι ένα πολύτιμο εργαλείο διάγνωσης: μια ομάδα που αποκλίνει από τις άλλες γίνεται αμέσως αντιληπτή.
Συνδεδεμένο με τον ελεγκτή, ένα έξυπνο BMS επιτρέπει επίσης να προχωρήσουμε παραπέρα: ο ελεγκτής μπορεί να προσαρμόσει την ισχύ του στην πραγματική κατάσταση της μπαταρίας, αντί να την ανακαλύπτει τη στιγμή που το BMS διακόπτει. Οι ελεγκτές μας RageLink, για παράδειγμα, θα συνδέονται με το BMS της μπαταρίας.
Συχνές ερωτήσεις
Η μπαταρία μου χάνει αυτονομία, είναι πρόβλημα εξισορρόπησης;Είναι πιθανό. Με ένα έξυπνο BMS, συγκρίνετε την τάση των ομάδων με γεμάτη μπαταρία: μια σαφής απόκλιση σηματοδοτεί ανισορροπία ή φθαρμένη κυψέλη. Αρκετές πλήρεις φορτίσεις μπορούν να το διορθώσουν εάν η απόκλιση είναι μικρή.
Είναι πάντα προτιμότερο ένα ενεργό BMS;Όχι απαραίτητα. Σε μια μπαταρία με καλά ταιριασμένες κυψέλες που φορτίζεται τακτικά πλήρως, η παθητική εξισορρόπηση αρκεί. Η ενεργός αποκτά ενδιαφέρον σε μεγάλες μπαταρίες και σε κυψέλες που αποκλίνουν.
Μπορούμε να αλλάξουμε το BMS μιας μπαταρίας;Ναι, αλλά είναι μια ευαίσθητη επέμβαση σε φορτισμένες κυψέλες, η οποία πρέπει να ανατίθεται σε ειδικό. Το νέο BMS πρέπει να αντιστοιχεί στον αριθμό των κυψελών σε σειρά, στη χημεία και στα ρεύματα της μπαταρίας.