Sistemul de management al bateriei (BMS) pentru o baterie litiu: protecții, echilibrare pasivă sau activă, BMS conectat
Sistemul de gestionare a bateriei (BMS – Battery Management System) este placa electronică care monitorizează celulele unei baterii cu litiu. De obicei, îl cunoaștem atunci când oprește alimentarea. Cu toate acestea, BMS-ul face mult mai mult: măsoară, protejează, echilibrează și, în modelele recente, oferă informații despre starea bateriei. Acest ghid vă oferă o imagine de ansamblu.
Esentialul
- Sistemul de management al bateriei (BMS) măsoară tensiunea fiecărui grup de celule, curentul și temperaturile.
- Acesta întrerupe procesul de încărcare sau descărcare prin intermediul tranzistorilor atunci când o limită este depășită.
- Echilibre celulele pentru a le menține la același nivel de încărcare, fie prin disiparea surplusului de energie (mod pasiv), fie prin transferul acesteia (mod activ).
- Un sistem de management al bateriei (BMS) conectat permite monitorizarea stării fiecărei celule direct de pe un telefon sau un controler.
Ce măsoară sistemul de management al bateriei (BMS)?
- Tensiunea fiecărui grup de celule conectate în serie: aceasta este cea mai importantă măsurătoare, deoarece grupul cu tensiunea cea mai scăzută stabilește limitele pentru întreaga baterie.
- Curentul, atât în timpul încărcării, cât și în timpul descărcării, este măsurat, în general, cu ajutorul unei rezistențe de măsură.
- Temperaturile sunt măsurate cu ajutorul unor senzori plasați între celule și pe componentele de putere proprii.
Protecțiile
| Protecție | Declanșată de | Efect |
|---|---|---|
| Supliment | Un grup care depășește tensiunea maximă | Decuplare la încărcare |
| Descărcare profundă | Un grup la tensiunea sa minimă | Tăiere la descărcare |
| Depășire a curentului maxim în timpul descărcării | Curentul depășește limita, depășește o anumită durată | Tăiere la descărcare |
| Scurtcircuit | Curent extrem | Tăiere realizată în câteva microsecunde |
| Depășire a curentului nominal în timpul funcționării | Curentul de încărcare este prea mare, inclusiv în timpul frânării electrice | Decuplare la încărcare |
| Temperatura | Prea cald sau prea frig pentru a încărca | Întreruperea funcționării la încărcare sau descărcare |
Întreruperea alimentării se realizează prin intermediul unor tranzistori de putere, plasați pe borna negativă a bateriei. Unele sisteme BMS (Battery Management System) au o singură ieșire pentru încărcare și descărcare (un port comun), în timp ce altele au două ieșiri separate: portul de încărcare poate avea atunci o limită de curent mult mai mică. Întreruperile în timpul accelerării sunt detaliate în ghidul nostru baterie și BMS care întrerup alimentarea în timpul accelerării, iar efectul asupra frânării este descris în ghidul despre frânarea regenerativă.
De ce este important echilibrul?
Nicio celulă nu este perfect identică cu cea din apropiere. Pe parcursul ciclurilor de încărcare și descărcare, mici diferențe de capacitate și de auto-descărcare fac ca grupurile de celule să se comporte diferit: unele se încarcă complet înainte de altele, iar altele se descarcă primele. Fără o corecție, bateria pierde din capacitatea utilă (încărcarea se oprește la primul grup complet încărcat, iar descărcarea începe cu primul grup descărcat), iar grupurile de celule aflate la extrem se uzează mai repede.
Echilibrarea pasivă
Cel mai comun. La sfârșitul încărcării, sistemul de management al bateriei (BMS) conectează o rezistență mică la celulele cu tensiune mai mare pentru a disipa excesul de energie sub formă de căldură, până când celelalte celule ajung la același nivel. Este o metodă simplă și fiabilă, dar lentă: curentul de echilibrare este scăzut. Corectează doar diferențe mici și numai atunci când bateria este încărcată complet în mod regulat.
Echilibrarea activă
Sistemul de gestionare a bateriei (BMS) transferă energia de la grupurile de celule cu cea mai mare încărcare către cele cu cea mai mică încărcare, utilizând circuite cu condensatori sau inductanțe. Acesta minimizează pierderile, funcționează cu curenți mai mari și poate interveni în orice moment, nu doar la sfârșitul procesului de încărcare. Este mai complex și mai costisitor. Este întâlnit în principal pe bateriile de capacitate mare și ca supliment la sistemele BMS existente.
Sfaturi utile pentru atelier.
O baterie cu echilibrare pasivă trebuie încărcată la 100% din când în când, și lăsată la încărcare pentru o perioadă scurtă de timp după ce indicatorul "plin" se aprinde: este în acest moment că funcția de echilibrare își face efectul. O baterie care este încărcată constant doar la 80% se echilibrează foarte rar.
Sistemul de management al bateriei (BMS) conectat
Sistemele de management al bateriilor (BMS) moderne, numite "inteligente", comunică prin Bluetooth sau printr-o conexiune prin cablu. Acestea afișează tensiunea fiecărui grup de celule, curentul, temperaturile, numărul de cicluri de încărcare și descărcare, precum și eventualele erori înregistrate. Acesta este un instrument de diagnostic valoros: orice abatere a unui grup de celule față de celelalte este imediat vizibilă.
Conectat la controler, un BMS (Battery Management System) permite, de asemenea, să se obțină rezultate mai bune: controlerul poate ajusta puterea în funcție de starea reală a bateriei, în loc să o detecteze doar în momentul în care BMS-ul oprește alimentarea. Controlerele noastre RageLink, de exemplu, se vor conecta la BMS-ul bateriei.
Întrebări frecvente
Bateria mea pierde din autonomie, este posibil să fie o problemă de echilibrare?
Este posibil. Dacă aveți un BMS (Battery Management System) conectat, comparați tensiunea bateriilor când sunt complet încărcate: o diferență semnificativă indică un dezechilibru sau o celulă uzată. Mai multe cicluri de încărcare complete pot corecta problema dacă diferența este mică.
Este întotdeauna mai bine să folosești un BMS (Battery Management System) activ?
Nu neapărat. Într-o baterie formată din celule bine echilibrate și încărcată regulat la capacitate maximă, un sistem de echilibrare pasiv este suficient. Sistemele de echilibrare active sunt mai utile pentru bateriile de capacitate mare și pentru celulele care prezintă diferențe semnificative.
Se poate schimba sistemul de management al bateriei (BMS) al unei baterii?
Da, dar este o intervenție delicată care trebuie efectuată pe celule încărcate și ar trebui să fie realizată de un specialist. Noul sistem de management al bateriei (BMS) trebuie să corespundă numărului de celule conectate în serie, tipului de chimie și curenților bateriei.