Systém riadenia batérie (BMS) pre lítiové batérie: ochranné funkcie, pasívna alebo aktívna vyvažovačka, pripojený BMS
BMS (systém riadenia batérie) je elektronická doska, ktorá dohliada na články lítiovej batérie. Najčastejšie sa s ním stretnete, keď preruší napájanie. Avšak, jeho funkcie sú oveľa rozsiahlejšie: meria, chráni, vyrovnáva napätie článkov a, v najnovších modeloch, poskytuje informácie o stave batérie. Tento sprievodca vám odhalí, čo sa skrýva za touto technológiou.
Dôležité informácie
- Systém riadenia batérie (BMS) meria napätie každej skupiny článkov, prúd a teploty.
- Keď sa prekročí určitá hranica, zariadenie preruší proces nabíjania alebo vybíjania pomocou tranzistorov.
- Vyvažuje články batérie, aby sa zabezpečilo, že budú mať rovnakú úroveň nabitia: buď tým, že odvedie prebytočnú energiu (pasívne), alebo ju presunie (aktívne).
- Pripojený systém riadenia batérie (BMS) umožňuje čítanie stavu každej jednotlivnej články pomocou telefónu alebo ovládacieho panela.
Čo meria systém riadenia batérie (BMS)?
- Napätie každého sériového bloku článkov: Toto je najdôležitejšie meranie, pretože najslabší blok určuje limity celého batériového systému.
- Prúd, pri nabíjaní a vybíjaní, sa zvyčajne meria pomocou odporu.
- `Teploty` sú monitorované pomocou sond umiestnených medzi článkami a na samotných komponentoch napájacej sústavy.
Ochranné prvky
| Ochrana | Spustené: | Efekt |
|---|---|---|
| Príplatok | Skupina batérií prevyšujúca maximálne napätie | Odpojte napájanie |
| Hlboké vybitie | Skupina pri svojom minimálnom napätí | Odpojte nabíjacie káble |
| Preťaženie pri vybíjaní batérie | Prúd presahuje limit, presahuje určitú dobu | Odpojte nabíjacie káble |
| Krátke spoje | Extrémny prúd | Odrežie sa v priebehu niekoľkých mikrosekúnd |
| Preťaženie pri zaťažení | Príliš vysoký nabíjací prúd, vrátane toho počas brzdenia | Odpojte napájanie |
| Teplota | Príliš vysoká alebo príliš nízka teplota môže zabrániť nabíjaniu | Odpojte batériu od nabíjača alebo od zariadenia, ktoré ju vybíja |
Odpojenie sa realizuje pomocou výkonových tranzistorov umiestnených na zápornom póle batérie. Niektoré systémy riadenia batérie (BMS) majú jeden výstup pre nabíjanie a vybíjanie (spoločný port), zatiaľ čo iné majú dva samostatné výstupy: výstup pre nabíjanie môže mať potom výrazne nižší limit prúdu. Informácie o odpojení počas zrýchlenia nájdete v našom sprievodci batéria a BMS, ktoré odpoja počas zrýchlenia, a o vplyve na brzdenie v sprievodci regeneratívne brzdenie.
Prečo je dôležité vyvažovať?
Žiadna článok nie je presne rovnaký ako jeho sused. S postupom cyklov, mierne rozdiely v kapacite a samovybíjaní spôsobujú, že sa skupiny článkov odlišujú: jedna sa nabije skôr ako ostatné, iná sa vybije ako prvá. Bez korekcie, batéria stráca užitočnú kapacitu (nabíjanie sa zastaví pri prvej plnej skupine, vybíjanie pri prvej vybitom skupine) a články na oboch extrémoch sa opotrebujú rýchlejšie.
Pasívna vyvažovačka
Najbežnejší systém. Na konci nabíjania pripojí systém riadenia batérie (BMS) malý odpor k článkom s najvyšším napätím, aby rozptýlil ich prebytočnú energiu vo forme tepla, kým sa ostatné články na ne nedoženia. Je to jednoduché a spoľahlivé, ale pomalé: prúd používaný na vyrovnávanie je nízky. Opravuje len malé rozdiely a len vtedy, keď je batéria pravidelne plne nabitá.
Aktívne vyvažovanie
Systém riadenia batérie (BMS) prenáša energiu z batériových článkov s vyšším nabitím do tých, ktoré sú menej nabité, prostredníctvom obvodov využívajúcich kondenzátory alebo induktancie. Tento systém má menšie straty, pracuje s vyššími prúdmi a môže zasiahnuť kedykoľvek, nie len na konci cyklu nabíjania. Je komplexnejší a drahší. Nachádza sa v hlavne vo veľkých batériách a ako doplnok k existujúcim systémom BMS.
Tipy pre servis.
Batéria s pasívnym vyvažovaním by mala byť občas nabitá na 100 % a po dosiahnutí stavu "plná" by sa mala nechať ešte chvíľu pripojená k nabíjačke: práve vtedy funguje proces vyvažovania. Batéria, ktorá je neustále nabitá len na 80 %, sa takmer nikdy nevyrovná.
Pripojený systém riadenia batérie (BMS)
Moderné, tzv. „inteligentné“ systémy riadenia batérie (BMS) komunikujú prostredníctvom Bluetooth alebo cez káblové pripojenie. Prostredníctvom nich je možné sledovať napätie jednotlivých článkov, prúd, teploty, počet cyklov a zaznamenané chyby. Ide o cenný diagnostický nástroj: akýkoľvek článok, ktorý sa odlišuje od ostatných, je okamžite zjavný.
Pripojený systém riadenia batérie (BMS) umožňuje ďalšie možnosti: riadiaca jednotka môže prispôsobiť svoj výkon skutočnému stavu batérie, namiesto toho, aby to zistila až v momente, keď BMS preruší napájanie. Napríklad, naše riadiace jednotky RageLink sa pripoja k BMS batérie.
Často kladené otázky
Moja batéria má zníženú kapacitu, mohlo by to byť spôsobené problémom s vyvažovaním?
Je to možné. Pri pripojenom systéme riadenia batérie (BMS) porovnajte napätie jednotlivých článkov batérie, keď sú plne nabité: výrazná odchylka signalizuje nerovnováhu alebo vybitú článok. Niekoľko úplných cyklov nabíjania môže túto nerovnováhu vyrovnať, ak je odchylka malá.
Je či je aktívny BMS (Battery Management System) vždy lepšou voľbou?
Nie nevyhnutne. Pri batérii zloženej z dobre vybraných článkov, ktorá je pravidelne a úplne nabíjovaná, stačí pasívne vyvažovanie. Aktívne vyvažovanie je užitočné pri väčších batériách a pri článkoch, ktoré sa od seba odchyľujú.
Je možné vymeniť systém riadenia batérie (BMS) v batérii?
Áno, ale ide o citlivú manipuláciu s nabitými článkami, ktorú by mal vykonávať odborník. Nový systém riadenia batérie (BMS) musí zodpovedať počtu článkov zapojených do série, chemickému zloženiu a prúdom batérie.