Мы уже писали про установку BMS в литий-ионных батареях. Схемы управления BMS устанавливаются на литий-железо-фосфатные аккумуляторы (мы их знаем как LiFePO4), опять же с целью повышения безопасности, стабильной работы и увеличения производительности. Особенность состоит в чувствительности литий-железо-фосфатные батарей к избыточному заряду (перезаряду), а также разряду существенно ниже определенного уровня напряжения.
Эти самые LiFePO4 аккумуляторы комплектуются специально разработанной электронной схемой балансировки – системой управления батареями (BMS), что намного снижает вероятность риска поломки аккумуляторных ячеек и удаления всей батареи из рабочего режима.
Как работает BMS в LiFePO4
Литий-железо-фосфатная батарея состоит из объединенных ячеек. Эти ячейки выдерживают определенное напряжение и оно должно быть равным в ячейках. На практике довольно редко встречается случай, когда достигается абсолютно одинаковая емкость в ячейках в составе аккумулятора. Незначительная разница в долях ампер-часов вызывает дифференциацию уровня напряжения при зарядке/разрядке. Это грозит поломкой аккумулятора.
Как известно, есть два вида соединения ячеек: параллельное и последовательное. При первом способе будет почти равное напряжение. Это происходит вследствие того, что менее заряженные элементы, образно говоря, выравниваются за счет более заряженных.
При последовательном соединении равного заряда в ячейках не произойдет. Результат будет таков: одни элементы — недозаряженные, а другие — перезаряженные.
Но, скажете вы, после того, как батарея зарядится полностью, общее напряжение будет почти идеальным! Не следует сбрасывать со счетов тот фактор, что даже небольшой перезаряд нескольких ячеек может вызвать вызвать разрушительный процесс. Результат вполне предсказуем – начнем эксплуатировать батарею – и не дождемся положенной емкости. Таким образом батарея быстро станет негодной. Это логично, поскольку ячейки с меньшим уровнем заряда будут быстро разряжаться. Одновременно, аккумуляторные элементы большей емкости разрядятся лишь частично.
Таким образом, порчу АБ предотвращает метод балансировки, о котором мы пишем. Система управления и балансировки ячеек BMS призвана следить за тем, чтобы все ячейки в процессе зарядки и по ее завершении получили равное напряжение.
Как происходит балансировка процесса
Когда зарядка подходит к окончанию процесса, BMS выполняет балансировку путем шунтирования зарядившихся ячеек, либо перенаправляет энергию заряда от элементов с большим напряжением в адрес элементов с меньшим напряжением.
Балансировка, как мы поняли, бывает активной и пассивной. При пассивной балансировке почти полностью заряженные ячейки получают меньшее количество тока, или принудительно исключаются из зарядного процесса до того, как все элементы АБ получат равный уровень подаваемого напряжения энергии.
Система управления батареей (BMS) за счет проведения процесса балансировки и контроля температуру, максимально продлевает срок эксплуатации аккумулятора.