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.

Умная батарея – это…

Группа аккумуляторов Smart batteries оснащаются микропроцессором, который не только связывает данные с зарядным устройством (ЗУ), но и управляет аккумуляторными батареями, предоставляет информацию об их работе. Аккумуляторы, обладающие системой интеллектуального регулирования, широко примененяются в разного рода электрооборудовании, в том числе в электротранспорте.

Группа интеллектуальных батарей – в основном, это литийсодержащие аккумуляторы. Такие батареи дороже обычных аккумуляторов, поскольку регулировочное устройство идентифицирует тип АБ с ЗУ, отслеживая совокупность параметров напряжения, температуры, тока и степени заряда аккумуляторов.
Большинство литий-ионных батарей содержит систему мониторинга и управления BMS. В самых разнообразных ситуациях именно плата BMS , ее защита сохраняет работоспособность аккумуляторных батарей

Аккумуляторная батарея с BMS (Battery Management System)

Батарея «с интеллектом» — это аккумуляторы с микросхемой, в которой содержатся постоянные и временные данные.
Производитель задает постоянные данные (они не подлежат изменению), к ним относятся:
-маркировки
-вольтаж
-температурные границы
-max и min пределы напряжения
-производственная серия BMS
-сочетание с типом аккумуляторных батарей
Временные данные, как вы понимаете, периодически изменяются. К ним относятся требования по эксплуатации и пользовательские данные.
Подключая систему управления и балансировки к компьютеру (контроллеру), мы можем наблюдать за батареями и производить мониторинг параметров. Многие модели BMS подстраиваются под разные типы батарей (а конкретно – показатели емкости, напряжения, тока).

Электронная плата как решение многих проблем

Электронная плата, система электроники управления батареей (BMS) регулирует заряд/разрядным процессом АБ, обеспечивая безопасную работу и отслеживая параметры батареи, циклы заряда и разряда, напряжение и сопротивление элементов аккумулятора.
Ток распределяется между составными частями аккумуляторной батареи в процессе его зарядки, минимизируется уменьшение емкости вследствие дисбаланса.
Эти тонко настроенные процессы дают гарантию безопасного подключения и отключения нагрузки, что защищает АБ и продлевает срок службы.
Также, в числе полезных качеств, следует упомянуть о защите от короткого замыкания, эпизодов слишком высокого и низкого напряжения относительно каждой без исключения ячейки, перегрузки по току, перегревания, сильного охлаждения.

Если что-то пошло не так в нашей батарее…

В критической ситуации Battery Management System запрещает использовать данную АБ в электросистеме. То есть попросту отключит ее. Следует отметить, что некоторые разновидности BMS записывают данные подобных эпизодов в реестр. Эти записи передаются и сохраняются на компьютере.

Ввиду практической полезности, BMS устанавливаются также на литий-железо-фосфатные аккумуляторы.