BMS litijske baterije: zaštite, pasivno ili aktivno balansiranje, pametni BMS

BMS („Battery Management System”, sustav za upravljanje baterijom) je elektronička pločica koja nadzire ćelije litijske baterije. Najpoznatiji nam je kada prekine rad. Ipak, on čini mnogo više: mjeri, štiti, balansira, a kod novijih modela bilježi povijest baterije. Ovaj vodič otvara kutiju.

Osnove

  • BMS mjeri napon svake skupine ćelija, struju i temperature.
  • Prekida punjenje ili pražnjenje pomoću tranzistora kada se prekorači granica.
  • Balansira ćelije kako bi ostale na istoj razini napunjenosti: rasipanjem viška (pasivno) ili njegovim prijenosom (aktivno).
  • Pametni BMS omogućuje očitavanje stanja svake ćelije putem telefona ili kontrolera.

Što BMS mjeri

  • Napon svake serijski spojene skupine ćelija: to je najvažnije mjerenje, jer najslabija skupina određuje granice cijele baterije.
  • Struju, pri punjenju i pražnjenju, obično pomoću mjernog otpornika.
  • Temperature, putem senzora postavljenih između ćelija i na vlastitim energetskim komponentama.

Zaštite

ZaštitaAktivira se kadaUčinak
Prekomjerno punjenjeSkupina iznad maksimalnog naponaPrekida punjenje
Duboko pražnjenjeSkupina ispod minimalnog naponaPrekida pražnjenje
Prekomjerna struja pražnjenjaStruja iznad granice, nakon određenog vremenaPrekida pražnjenje
Kratki spojEkstremna strujaPrekida u nekoliko mikrosekundi
Prekomjerna struja punjenjaPrejaka struja punjenja, uključujući električno kočenjePrekida punjenje
TemperaturaPrevruće ili prehladno za punjenjePrekida punjenje ili pražnjenje

Prekid se vrši pomoću energetskih tranzistora postavljenih na minus pol baterije. Neki BMS-ovi imaju jedan izlaz za punjenje i pražnjenje (zajednički priključak), drugi imaju dva odvojena izlaza: priključak za punjenje tada može imati znatno manju strujnu granicu. Prekidi pri ubrzavanju detaljno su opisani u našem vodiču baterija i BMS koji prekidaju rad, a učinak na kočenje u vodiču o regenerativnom kočenju.

Zašto balansirati

Nijedna ćelija nije savršeno identična susjednoj. Tijekom ciklusa, male razlike u kapacitetu i samopražnjenju uzrokuju odstupanja skupina: jedna se napuni prije ostalih, druga se prva isprazni. Bez korekcije, baterija gubi iskoristivi kapacitet (punjenje se zaustavlja na prvoj punoj skupini, pražnjenje na prvoj praznoj skupini), a ekstremne skupine se brže troše.

Pasivno balansiranje

Najčešći tip. Na kraju punjenja, BMS spaja mali otpornik na najviše skupine kako bi rasipao njihov višak u obliku topline, sve dok ih ostale ne sustignu. Jednostavno je i pouzdano, ali sporo: struja balansiranja je mala. Ispravlja samo mala odstupanja, i to samo kada se baterija redovito puni do kraja.

Aktivno balansiranje

BMS prenosi energiju iz najnapunjenijih skupina u one manje napunjene, pomoću krugova s kondenzatorima ili induktorima. Manje rasipa energiju, radi s većim strujama i može djelovati u bilo kojem trenutku, ne samo na kraju punjenja. Složenije je i skuplje. Susrećemo ga kod velikih baterija i kao dodatak postojećim BMS-ovima.

Savjet iz radionice

Bateriju s pasivnim balansiranjem treba povremeno napuniti do 100 % i ostaviti na punjaču neko vrijeme nakon što se upali lampica „puna”: upravo tada balansiranje radi. Baterija koja se uvijek puni do 80 % gotovo se nikada ne balansira.

Pametni BMS

Noviji BMS-ovi, takozvani „pametni”, komuniciraju putem Bluetootha ili žičane veze. Na njima se očitava napon svake skupine, struja, temperature, broj ciklusa i zabilježene greške. To je dragocjen dijagnostički alat: skupina koja odstupa od ostalih odmah se uočava.

Povezan s kontrolerom, pametni BMS omogućuje i više: kontroler može prilagoditi svoju snagu stvarnom stanju baterije, umjesto da to otkrije u trenutku kada BMS prekine rad. Naši kontroleri RageLink, na primjer, povezuju se s BMS-om baterije.

Česta pitanja

Moja baterija gubi autonomiju, je li to problem s balansiranjem?

Moguće je. S pametnim BMS-om usporedite napon skupina kada je baterija puna: jasno odstupanje ukazuje na debalans ili istrošenu ćeliju. Nekoliko potpunih punjenja može to ispraviti ako je odstupanje malo.

Je li aktivni BMS uvijek bolji?

Ne nužno. Kod baterije s dobro uparenim ćelijama koja se redovito puni do kraja, pasivno balansiranje je dovoljno. Aktivno balansiranje postaje korisno kod velikih baterija i ćelija koje odstupaju.

Može li se promijeniti BMS baterije?

Da, ali to je osjetljiv zahvat na napunjenim ćelijama koji treba povjeriti stručnjaku. Novi BMS mora odgovarati broju serijski spojenih ćelija, kemiji i strujama baterije.