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
| Zaštita | Aktivira se kada | Učinak |
|---|---|---|
| Prekomjerno punjenje | Skupina iznad maksimalnog napona | Prekida punjenje |
| Duboko pražnjenje | Skupina ispod minimalnog napona | Prekida pražnjenje |
| Prekomjerna struja pražnjenja | Struja iznad granice, nakon određenog vremena | Prekida pražnjenje |
| Kratki spoj | Ekstremna struja | Prekida u nekoliko mikrosekundi |
| Prekomjerna struja punjenja | Prejaka struja punjenja, uključujući električno kočenje | Prekida punjenje |
| Temperatura | Prevruće ili prehladno za punjenje | Prekida 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.