Плата BMS для аккумулятора - что это?

BMS расшифровывается как Battery Management System - система управления аккумуляторной батареей.

Контроллер следит за состоянием аккумуляторных ячеек и при необходимости ограничивает заряд или разряд.

В зависимости от конструкции BMS может выполнять следующие функции:

• защита от перезаряда;
• защита от глубокого разряда;
• ограничение тока заряда и разряда;
• защита от короткого замыкания;
• контроль напряжения отдельных ячеек;
• контроль температуры;
• балансировка элементов;
• передача данных о состоянии аккумулятора.

Если один из параметров выходит за установленный предел, BMS отключает заряд или нагрузку.

Для многоэлементных литиевых батарей это особенно важно: даже небольшая разница между отдельными ячейками со временем может привести к тому, что одна из них начнет заряжаться или разряжаться быстрее остальных.

BMS-контроллер подключается к аккумуляторной сборке и измеряет напряжение на последовательно соединенных группах элементов.

Во время заряда плата следит, чтобы напряжение ни на одной ячейке не превысило допустимый предел. Если это происходит, заряд ограничивается или полностью отключается.

Во время разряда ситуация обратная: если напряжение одной из ячеек падает ниже установленного порога, BMS отключает нагрузку и не допускает дальнейшего глубокого разряда.

Отдельно контролируется ток. При перегрузке или коротком замыкании защитная электроника разрывает цепь.

В более сложных BMS также контролируется температура аккумуляторной сборки. Для этого используются внешние или встроенные датчики температуры. При перегреве или слишком низкой температуре заряд и разряд могут быть ограничены.

Фактически BMS работает как электронный контроллер, который постоянно сравнивает параметры аккумулятора с допустимыми значениями.

Выбирать BMS только по рабочему току неправильно. Плата должна соответствовать всей конфигурации аккумулятора.

Первый параметр — тип аккумуляторных элементов. Напряжения заряда и разряда у Li-ion, LiFePO4 и LTO отличаются, поэтому для них используются разные BMS.

Второй параметр — количество последовательно соединенных групп элементов.

Оно обозначается буквой S:

• 3S — три последовательно соединенные группы;
• 4S — четыре;
• 10S — десять;
• 16S — шестнадцать.

Например, BMS 4S рассчитана на контроль четырех последовательно соединенных групп аккумуляторов.

Количество параллельно соединенных элементов обозначается буквой P. Оно влияет прежде всего на емкость и допустимый ток батареи, но при выборе BMS также необходимо учитывать общий рабочий и пиковый ток сборки.

Кроме количества ячеек учитывают:

• тип аккумуляторной химии;
• максимальный ток заряда;
• рабочий ток разряда;
• пиковый ток;
• пороги отключения по напряжению;
• наличие балансировки;
• ток балансировки;
• температурный контроль;
• размеры платы;
• интерфейсы связи, если они необходимы.

В простых аккумуляторных сборках используется одна компактная BMS-плата. В крупных батареях система управления может состоять из нескольких модулей, каждый из которых контролирует отдельную группу ячеек.

Такая архитектура применяется, например, в электротранспорте, промышленных аккумуляторах и системах накопления энергии.

Основная задача BMS — не допустить работу аккумуляторных ячеек за пределами допустимых параметров.

Без такой защиты одна из ячеек в последовательной сборке может перезарядиться или разрядиться раньше остальных. Это приводит к ускоренной деградации батареи, снижению доступной емкости, а в неблагоприятных условиях — к повреждению элементов.

Поэтому при проектировании аккумуляторной сборки BMS подбирают одновременно с аккумуляторными ячейками, исходя из их химии, количества, рабочих токов и условий эксплуатации.