Egy lítium-ion akkumulátor akkumulátor-kezelő rendszere (BMS): védelmi funkciók, passzív vagy aktív cella-kiegyenlítés, hálózatra csatlakoztatott BMS
A BMS (Battery Management System, azaz akkumulátor-kezelő rendszer) egy elektronikus áramkör, amely felügyeli a lítium akkumulátor celláit. Leginkább akkor ismerjük, amikor leállítja a működést. Azonban sokkal többet is csinál: méri, védi, egyenlíti a cellákat, és a legújabb modelleknél információkat szolgáltat az akkumulátor állapotáról. Ez a útmutató megnyitja a BMS világát.
A lényeg
- A BMS (Battery Management System) rendszer méri minden cellacsoport feszültségét, az áramerősséget és a hőmérsékleteket.
- A készülék a töltés vagy a kisütés során tranzisztorokkal szabályozza az áramot, amikor egy előre beállított határ értéket eléri.
- A cellák feszültségét egyenlíti ki, hogy azok ugyanaz a töltöttségi szinten maradjanak: ezt vagy a felesleges energia elvezetésével (passzív módon), vagy annak átvezetésével (aktív módon) éri el.
- Egy csatlakoztatott BMS (Battery Management System) lehetővé teszi, hogy telefonról vagy vezérlőegységről olvasható legyen minden egyes akkumulátorcella állapota.
A BMS által mért adatok:
- Minden sorba kapcsolt cella csoport feszültsége: Ez a legfontosabb mérési érték, mivel a leggyengébb cella csoport határozza meg az egész akkumulátor teljesítményét.
- Az áramot, töltés és kisütés során, általában egy mérőellenálláson keresztül mérik.
- A hőmérsékleteket szenzorok mérik, melyek a cellák között és a készülék saját tápellátó elemein helyezkednek el.
A védőburkolatok
| Védelem | Kiváltva: | Hatás |
|---|---|---|
| Költségvetés | Egy akkumulátorcsoport, amely meghaladja a maximális feszültségét | Áramtalanítás |
| Mélykisütés | Egy akkumulátor csoport, a minimális feszültsége alatt | Állíts meg a lemerülést |
| Túltöltés leterhelés közben | Azonos problémák merülhetnek fel, ha a motor túl nagy áramot fogyaszt, vagy ha ez a magas áramfogyasztás egy bizonyos ideig tart | Állíts meg a lemerülést |
| Rövidzárlat | Extrém áram | Néhány mikroszekundum alatt elválasztja |
| Túltöltés során jelentkező túláram | A töltési áram túl magas, beleértve a fékezés során fellépő áramot | Áramtalanítás |
| Hőmérséklet | Túl meleg, vagy túl hideg ahhoz, hogy feltöltődjön | Áramtöltés vagy -kisütés megszakítása |
A lekapcsolás tranzisztorok segítségével történik, melyek a telep negatív pólusára vannak szerelve. Egyes akkumulátor-kezelő rendszerek (BMS) egyetlen kimenettel rendelkeznek a töltéshez és a kisütéshez (közös port), míg mások két külön kimenettel: a töltőport áramerőssége ebben az esetben sokkal alacsonyabb lehet. A gyorsulás közbeni lekapcsolások részletesen le vannak írva a következő útmutatónkban: Akkumulátor és BMS, amelyek lekapcsolnak gyorsulás közben, valamint a fékezésre gyakorolt hatás a következő cikkben: Regeneratív fékezés.
Miért fontos az egyensúly?
Egyetlen akkumulátorcella sem teljesen azonos a szomszédjával. Az töltési ciklusok során apró különbségek merülnek fel a kapacitásban és az önkisütésben, ami eltéréseket okoz a cellacsoportok között: az egyik hamarabb feltöltődik a többinél, egy másik pedig hamarabb lemerül. Ha ezt nem korrigáljuk, az akkumulátor hasznos kapacitása csökken (a töltés a legteltebb cellacsoportnál áll le, a lemerítés pedig a legüresebb cellacsoportnál), és a szélsőséges cellacsoportok gyorsabban kopnak el.
A passzív kiegyenlítés
A leggyakoribb megoldás. Az akkumulátor töltése végén a BMS (Battery Management System) egy kis ellenállást kapcsol be a legmagasabb feszültségű cellákra, hogy azok felesleges energiáját hő formájában disszipálják, amíg a többi cella fel nem zárul. Ez egyszerű és megbízható, de lassú: az egyensúlyozó áram nagyon alacsony. Csak kisebb eltéréseket korrigál, és csak akkor, ha az akkumulátor rendszeresen teljesen feltöltődik.
Az aktív egyensúlyozás
A BMS (Battery Management System – akkumulátor kezelő rendszer) energiát a legteljesebb akkumulátorokból a kevésbé töltött akkumulátorokba továbbít, kondenzátoros vagy indukciós áramkörök segítségével. Ez kevesebb energiaveszteséget eredményez, magasabb áramokat tesz lehetővé, és bármikor működhet, nem csak a töltés végén. Bonyolultabb és drágább, ezért általában nagyobb akkumulátorokban vagy meglévő BMS-ek kiegészítésére használják.
Műhelytipp.
A passzív egyensúlyozású akkumulátort időnként 100%-ra kell feltölteni, és a "töltés vége" jelzés után is egy ideig a töltőn kell hagyni: ez az a pillanat, amikor az egyensúlyozó rendszer dolgozik. Egy akkumulátor, amelyet folyamatosan csak 80%-ra töltünk, szinte sosem egyensúlyoz ki.
A csatolt akkumulátor-kezelő rendszer (BMS)
A legújabb, úgynevezett "intelligens" akkumulátor-kezelő rendszerek (BMS) Bluetooth-on vagy vezetékes kapcsolat segítségével kommunikálnak. Ezeken keresztül leolvasható minden egyes cella feszültsége, az áram, a hőmérsékletek, a töltési ciklusok száma, valamint a rögzített hibák. Ez egy értékes diagnosztikai eszköz: ha egy cella eltér a többitől, az azonnal láthatóvá válik.
A vezérlőhöz csatlakoztatott BMS (Battery Management System) lehetővé teszi a további fejlesztéseket: a vezérlő a valós akkumulátor állapotnak megfelelően tudja szabályozni a teljesítményét, ahelyett, hogy csak akkor tapasztalja meg a problémát, amikor a BMS lekapcsolja az áramot. A mi RageLink vezérlőink például a fenti módon csatlakoznak az akkumulátor BMS-éhez.
Gyakori kérdések
Akkor a település csökkenő hatótávolsága miatt van valami probléma az akkumulátor egyensúlyával?
Lehetséges. Ha egy BMS (Battery Management System) van csatlakoztatva, hasonlítsa össze az akkumulátorcsoportok feszültségét teljesen feltöltött állapotban: egy jelentős különbség egy egyensúlytalanságra vagy egy lemerült cellára utalhat. Több teljes töltési ciklus korrigálhatja a problémát, ha a különbség nem nagy.
Egy aktív akkumulátorkezelő rendszer (BMS) mindig jobb megoldás?
Nem feltétlenül. Egy jól összeválogatott cellákból álló akkumulátor esetében, amelyet rendszeresen teljesen feltöltenek, a passzív egyensúlyozás általában elegendő. Az aktív egyensúlyozás akkor válik hasznossá, ha nagy akkumulátorokkal vagy olyan cellákkal kell dolgozni, amelyek eltérnek a többitől.
Lehetséges-e egy akkumulátor BMS-ét (Battery Management System) cserélni?
Igen, de ez egy precíz beavatkozás, amelyet töltött akkumulátorcellákkal végeznek, és szakembernek kell elvégeznie. Az új BMS-nek (Battery Management System) meg kell felelnie az akkumulátor sorba kapcsolt celláinak számának, a kémiai összetételnek és az áramértékeknek.