Меню

Bms для lipo аккумуляторов

Bms для lipo аккумуляторов

Перезаряд и переразряд литий-железо-фосфатной LiFePO4 батареи сильно снижает срок ее использования и может привести к порче аккумулятора. Защитить ресурс батареи призвана система защиты BMS. Специальная плата, установленная при сборке внутри аккумулятора, осуществляет контроль заряда/разряда ячеек аккумулятора. Если на одной из ячеек напряжение превышает допустимый предел по уровню заряда или разряда, силовые транзисторы в плате срабатывают, отключая аккумулятор от потребителя или зарядного устройства, также BMS плата устраняет дисбаланс напряжения, в ячейках аккумулятора, осуществляя балансировку ячеек в процессе заряда аккумулятора.

Основной параметр, на который нужно обратить внимание, – это сила тока, который может выдержать плата защиты. Платы рассчитаны на разное количество ячеек и напряжение. Есть как аналоговые, так и симметричные BMS платы. Симметричные платы наиболее удобны в использовании, так как имеют единый выход на зарядное устройство и потребитель (заряд и разряд идёт по одному каналу), также симметричные BMS платы безопаснее в эксплуатации, поскольку имеют равный ток заряда/разряда, т. е подойдет любое зарядное устройство, которое не превышает силы тока платы. В аналоговых BMS платах, для разряда и заряда есть два разных канала, ток заряда как правило 5A, хотя встречаются с равным током.

Когда дополнительно нужно ставить балансиры

Балансиры – специальные устройства для выравнивания напряжения внутри аккумулятора, – устанавливаются тогда, когда на элементах батареи, установленных последовательно, фиксируется разный заряд из-за разной ёмкости элементов. Разница даже в несколько долей ампер-часа может привести к дисбалансу. В этом случае элементы могут заряжаться за разное время и при разряде примут на себя больший ток, что приведет к быстрому окончанию их ресурса. Это и призваны предотвратить балансиры. Дополнительная балансировка аккумулятора с BMS платой потребуется, если аккумулятор имеет ёмкость более 40 ампер-часов. В паре с BMS рекомендуется ставить пассивные балансиры.

В каких случаях BMS-плата не нужна

Если в Вашей системе установлен контролер, на котором есть возможность установить напряжение заряда/разряда в необходимых пределах, можно обойтись без применения BMS платы, но при этом необходимо установить мощные балансиры, чтобы предотвратить дисбаланс напряжения в процессе эксплуатации аккумуляторной батареи.

Источник



Выбор платы BMS

Выбор платы BMS

Статья обновлена: 2020-12-17

BMS расшифровывается как battery management system — в переводе “система управления батареи”. Без этого устройства практически нельзя обойтись в эксплуатации литиевых аккумуляторов, так как оно защищает батарею и продлевает её срок службы. В этой статье мы разберём, зачем нужна BMS, какими они бывают, как подобрать конкретную плату под свои задачи по функционалу.

Функции BMS

Каждый аккумулятор рассчитан на определенную нагрузку и имеет свой конкретный свой диапазон рабочего напряжения. К примеру, литий-ионные батареи работают с напряжением 2,7-4.2V на параллель. Есть батареи из всего одной параллели, в конструкции других АКБ несколько параллелей соединены последовательным способом.

Например, батарея Li-ion с номиналом напряжения 11,1 Вольт будет представлять собой 3 параллели (3S). Рабочее напряжение АКБ получим, сложив значения напряжения всех параллелей: от 8,1 до 12,6 Вольт. Если при работе напряжение всей батареи или одной параллели выйдет за свой максимальный предел, в батарее начнется необратимый процесс деградации и существенно снизится емкость батареи, её длительность эксплуатации.

BMS для Li-ion аккумуляторов фото

Худший случай — полный выход батареи из строя и даже риск самовоспламенения. Чтобы этого не произошло, за параметрами работы АКБ следит плата BMS. В её функции входит:

  • Защита от короткого замыкания в цепи, контроль токов заряда и разряда.
    Если величина тока выходит за предел значений, плата управления ненадолго размыкает цепь.
  • Термоконтроль.
    При работе аккумулятора выделяется тепло, но чрезмерный нагрев оказывает негативное влияние. Если батарея нагревается горячее 80-90℃, появляется риск самовозгорания. О пожароопасности аккумуляторов мы подробно писали в этом материале. BMS измеряет датчиками температуру и при 60℃ размыкает на некоторое время цепь до тех пор, пока АКБ не остынет до нормального рабочего уровня.
  • Балансировка.
    Чтобы батарея стабильно обеспечивала технику энергией, на всех её параллелях напряжение должно быть одинаковым. BMS не даёт какой-либо одной параллели перезарядиться и обгонять другие ветви. Если бы этой функции не было, то АКБ невозможно было бы зарядить полностью, и тогда заявленную ёмкость отдавать в полной мере она не сможет. Балансировка выравнивает напряжение на всех параллелях и обеспечивает корректную работу батареи.
Читайте также:  Что считается циклом зарядки аккумулятора смартфона

Плата управления для защиты аккумулятора фото

Виды BMS

В широком смысле BMS определяет сразу несколько разновидностей устройств, предназначенных для нормальной работы аккумуляторов:

  • Платы защиты по току и напряжению;
  • Балансиры;
  • Универсальные комплексные устройства.

Именно комплексный вариант — самый распространенный. Они объединяют в себе функционал защиты от замыкания, защиты по току и напряжению, оснащены температурным датчиком, устанавливают баланс токами небольшой величины (до 50-100 мА, этого достаточно для батареи качественной сборки).

Платы BMS могут быть:

  • Симметричными, где один и тот же разъем может использоваться как для заряда, так и для разряда;
  • Несимметричными, где зарядный и разрядный разъемы строго дифференцированы.

Продвинутый вариант: Smart BMS

В платах Smart встроено сразу несколько температурных датчиков, что позволяет более тонко контролировать температурные изменения в батарее. К таким платам можно подключить специальный дисплей для отображения всей важной информации о работе и состоянии АКБ. Smart BMS поддерживает bluetooth и организует управление через приложение на смартфоне с широким функционалом:

  • Настройка количества параллелей, включенных в работу BMS.
  • Настройка пороговых значений напряжения на параллелях — для совместимости платы с аккумуляторами разных типов.
  • Ввод параметров максимальных допустимых значений тока на заряд и разряд.
  • Отслеживание параметров: напряжение общее и на отдельных параллелях, токи заряда и разряда, значение температуры.

Smart BMS с дисплеем фото

Балансиры

Зачем нужны балансиры, мы уже описывали в этой статье. BMS-балансиры различаются активные и пассивные.

Активный балансир вмешивается в работу аккумулятора в процессе зарядки: восполнив энергию в одной параллели сборки, он отключает её от питания и продолжает заряд другой.

Пассивные балансиры малыми токами через резисторы уравнивают напряжение, снижая его на элементах до одинакового значения. Основное преимущество в том, что пассивный балансир не нуждается во внешнем питании, а также их аналоговые комплектующие дают лучшую точность.

Балансир BMS для li-ion аккумулятора фото

Пошаговый выбор BMS для АКБ

  1. Определитесь с типом аккумулятора, который будет использоваться. Каждая BMS предназначена для определенного вида АКБ. Исключением является Smart BMS, совместимая с разными типами батарей.
  2. Выясните, сколько параллелей будет в сборке. Аналогично, Smart BMS может подстраиваться под разные параметры, а вот обычные модели рассчитаны на определенное количество.
  3. Определите нагрузку. BMS работают с определенными диапазонами токов, при их превышении плата будет отключаться из-за перегрева. Учтите, в закрытом и не вентилируемом корпусе элемент будет нагреваться сильнее. В этом случае лучше взять двукратный запас по силе тока.
  4. Убедитесь, что ваша плата подходит устройству, которому она предназначается. Некоторые устройства требуют исключительно симметричную плату — например, гироскутеры.
  5. При потребности отслеживать детальные параметры АКБ и совершать их настройку, выбирайте smart BMS.

Вы можете проконсультироваться у менеджеров нашего интернет-магазина, мы поможем подобрать плату BMS.

Источник

BMS, балансировка. Спасаем электросамокат от взрыва. Часть 2.

ПРИНЦИП РАБОТЫ BMS-КОНТРОЛЛЕРОВ

Давайте посмотрим, по какому принципу BMS системы выполняют своё предназначение.

Структурно на плате можно выделить:

  • микросхема защиты
  • аналоговая обвязка (для определения тока/балансировки аккумуляторов)
  • силовые транзисторы (для отключения нагрузки)

Рассмотрим подробнее работу каждой из защит.

ЗАЩИТА ПО ТОКУ (ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ / ПРЕВЫШЕНИЯ ДОПУСТИМОГО ТОКА)

Существует множество вариантов узнать, какой ток течёт по линии. Самый распространённый – шунт (измерение падения напряжения на резисторе с низким сопротивлением и большой мощностью), но он требует большой точности измерений и весьма громоздкий. Метод с измерением на основе эффекта Холла лишён этих недостатков, но стоит дороже, поэтому самый распространённый метод определения КЗ на линии – измерение напряжения, которое проседает практически до нуля в режиме КЗ. Современные контроллеры позволяют сделать это в очень короткий промежуток времени, за который ущерб не нанесётся ни подключенному устройству, ни самому аккумулятору. Но защита по току может функционировать и на шунте – ведь в случае BMS тут не нужно точное измерение, важен лишь переход падения напряжения через определённый порог. Как только событие наступает, контроллер сразу же отключает нагрузку при помощи транзисторов.

Читайте также:  Как правильно и сколько заряжать автомобильный аккумулятор

Выбрать электросамокат с качественным аккумулятором можно на Rusamokat.ru

ЗАЩИТА ПО НАПРЯЖЕНИЮ (ОТ ПЕРЕЗАРЯДА ИЛИ ПЕРЕРАЗРЯДА)

С этой защитой разобраться попроще, так как измерение напряжения легко можно сделать, используя аналогово-цифровой преобразователь. Но и тут есть некая специфика – стоит отметить, что если контроллер защищает большую сборку из последовательно соединённых аккумуляторов, то обычно он меряет напряжение каждой банки персонально, так как ввиду мельчайших различий в элементах они имеют мельчайшие же различия по ёмкости, что выливается в неравномерный разряд и возможность высадить «в ноль» отдельный элемент.Некоторые системы не подключают нагрузку, не дождавшись дозаряда аккумулятора до определённого напряжения после срабатывания триггера по переразряду, то есть недостаточно подзарядить элемент пару минут, чтобы он поработал ещё хоть малое время – обычно необходимо зарядить до номинального напряжения (3.6 – 4.2В, в зависимости от типа аккумулятора).

ЗАЩИТА ПО ТЕМПЕРАТУРЕ

Редко встречается в современных устройствах, но не зря большинство аккумуляторов для телефонов оборудовано третьим контактом – это и есть вывод терморезистора (резистора, имеющего чёткую зависимость сопротивления от окружающей температуры). Обычно перегрев не наступает сам собой и раньше успевают сработать другие виды защиты – например, перегрев может быть вызван коротким замыканием.

АЛГОРИТМ РАБОТЫ ЗАРЯДА БАТАРЕЙ

Зарядка литиевых аккумуляторов происходит в 2 этапа: CC (constant current, постоянный ток) и CV (constantvoltage, постоянное напряжение). В течение первого этапа зарядное устройство постепенно поднимает напряжение таким образом, чтобы заряжаемый элемент брал заданный ток (обычное рекомендованное значение равно 1 ёмкости аккумулятора). Когда напряжение достигает 4В, зарядка переходит на второй этап и поддерживает напряжение 4.2В на батарее. Когда элемент практически перестанет брать ток, он считается заряженным. На практике, алгоритм можно реализовать и при помощи обычного лабораторного блока питания, но зачем, если есть специализированные микросхемы, заранее «заточенные» под выполнение этой последовательности действий, например, самая известная из них – TP4056, способна заряжать током до 1А.

ЧТО ТАКОЕ БАЛАНСИРОВКА?

Напоследок мы оставили самую интересную функцию BMS – функцию балансировки элементов многобаночного аккумулятора, которыми как раз и комплектуются электросамокаты.

Итак, что же такое балансировка?

Сам процесс её подразумевает выравнивание напряжений на элементах батареи, соединённых последовательно для повышения общего напряжения сборки. Из-за небольших отличиях в ёмкости батарей они заряжаются за немного разное время, и когда одна банка может уже достигнуть апогея зарядки, остальные могут ещё недобрать заряд.При разряде такой сборки большими токами наиболее заряженные элементы по закону Ома возьмут на себя больший ток (при равном сопротивлении ток будет зависеть от напряжения, которое находится в знаменателе формулы), что вызовет их ускоренный износ и может вывести элемент из строя. Для того, чтобы избежать этой проблемы, применяют аккумуляторные балансиры – специальные устройства, выравнивающие напряжения на банках до одного уровня.

АКТИВНЫЕ И ПАССИВНЫЕ БАЛАНСИРЫ

Активные балансиры производят балансировку уже при зарядке – зарядив одну банку сборки, они отключают её от питания, продолжая заряжать вторую. Как яркий пример такого устройства – популярное среди моделистов ЗУ Imax B6, в режиме Balance оно сразу проверяет напряжения индивидуально на каждой банке и справляется с этим на отлично.

Пассивные балансиры наоборот, разряжают элементы до одного значения малыми токами через резисторы. Их основной плюс – они не требуют внешнего питания, а также являются более точными за счёт применения аналоговых комплектующих (и более дешёвыми, так как не содержат сложных микросхем).

Читайте также:  Аккумулятор для шуруповерта hitachi разобрать

В завершении скажем, что производителями BMS — плат в большинстве случаев разрабатываются и мобильные приложения для оперативного отслеживания состояния аккумулятора.

На самом деле, платы bms стоят везде, в любых самокатах и гироскутерах, на любом электротранспорте. Но! Везде стоят очень урезанные по функционалу платы, в которых нет функции балансировки (а это очень важно для предотвращения разбега уровня заряда в параллелях и последующего сокращения общей емкости батареи).
Но штатная бмс выполняет только базовые функции, а именно:
1. Отключение всей батареи от зарядки при полном заряде хотя бы одного из элементов (параллелей);
2. Отключение батареи при разряде, если напряжение на одной из параллелей упало ниже критического значения (обычно это 3В, но некоторые платы отключают при 3.2-3.3, а некоторые при 2.7).
3. Отключение батареи в случае короткого замыкания.
Вот, собственно, и всё, что делают все штатные платы BMS.
В случае отсутствия платы совсем — гироскутеры и самокаты начали бы гореть и взрываться уже спустя короткое время после начала эксплуатации. Совсем без bms эксплуатировать li-ion, li-po и другие батареи на основе лития нельзя, т.к.перезаряд гарантированнл вызывает пожар, а то и взрыв, а переразряд очень быстро убьет батарею без шансов на восстановление. А короткое замыкание также чревато возгоранием и взрывом.

Если эта статья оказалась для вас полезной, не стесняйтесь поставить лайк и поделиться с друзьями в соцсетях.

Источник

Как выбрать BMS плату для LiFePO4 аккумулятора

Перезаряд и переразряд литий-железо-фосфатной LiFePO4 батареи сильно снижает срок ее использования и может привести к порче аккумулятора. Защитить ресурс батареи призвана система защиты BMS. Специальная плата, установленная при сборке внутри аккумулятора, осуществляет контроль заряда/разряда ячеек аккумулятора. Если на одной из ячеек напряжение превышает допустимый предел по уровню заряда или разряда, силовые транзисторы в плате срабатывают, отключая аккумулятор от потребителя или зарядного устройства, также BMS плата устраняет дисбаланс напряжения, в ячейках аккумулятора, осуществляя балансировку ячеек в процессе заряда аккумулятора.

Основной параметр, на который нужно обратить внимание, – это сила тока, который может выдержать плата защиты. Платы рассчитаны на разное количество ячеек и напряжение. Есть как аналоговые, так и симметричные BMS платы. Симметричные платы наиболее удобны в использовании, так как имеют единый выход на зарядное устройство и потребитель (заряд и разряд идёт по одному каналу), также симметричные BMS платы безопаснее в эксплуатации, поскольку имеют равный ток заряда/разряда, т. е подойдет любое зарядное устройство, которое не превышает силы тока платы. В аналоговых BMS платах, для разряда и заряда есть два разных канала, ток заряда как правило 5A, хотя встречаются с равным током.

Когда дополнительно нужно ставить балансиры

Балансиры – специальные устройства для выравнивания напряжения внутри аккумулятора, – устанавливаются тогда, когда на элементах батареи, установленных последовательно, фиксируется разный заряд из-за разной ёмкости элементов. Разница даже в несколько долей ампер-часа может привести к дисбалансу. В этом случае элементы могут заряжаться за разное время и при разряде примут на себя больший ток, что приведет к быстрому окончанию их ресурса. Это и призваны предотвратить балансиры. Дополнительная балансировка аккумулятора с BMS платой потребуется, если аккумулятор имеет ёмкость более 40 ампер-часов. В паре с BMS рекомендуется ставить пассивные балансиры.

В каких случаях BMS-плата не нужна

Если в Вашей системе установлен контролер, на котором есть возможность установить напряжение заряда/разряда в необходимых пределах, можно обойтись без применения BMS платы, но при этом необходимо установить мощные балансиры, чтобы предотвратить дисбаланс напряжения в процессе эксплуатации аккумуляторной батареи.

Источник