Меню

Как выбрать BMS плату для LiFePO4 аккумулятора

Как выбрать BMS плату для LiFePO4 аккумулятора?

Как выбрать BMS плату для LiFePO4 аккумулятора?

Статья обновлена: 2020-12-17

BMS плата управления аккумулятором LiFePO4 48V фото

BMS для LiFePO4 аккумуляторов – это электронная система, обеспечивающая корректную и безопасную работу всех элементов питания в сборке. Она управляет процессом заряда и разряда батареи, отслеживает ее рабочие параметры, не допускает опасных состояний и выполняет балансировку ячеек.

Хотя литий-железо-фосфатные аккумуляторы отличаются химической стабильностью и максимально безопасны в эксплуатации, использованием BMS платы для них не стоит пренебрегать. Как и остальные Li-ionаккумуляторы, они чувствительны к перезарядам и глубоким разрядам, а разбалансировка ячеек приводит к сокращению времени автономной работы АКБ и ее преждевременному выходу из строя.

Функционал BMS платы

БМС плата устанавливается на аккумуляторную батарею и выполняет следующие функции:

  • контролирует напряжение каждого элемента в аккумуляторной сборке;
  • не допускает перезаряда и критического разряда аккумуляторов – например, прекращает процесс зарядки при напряжении выше 3,65 В и отключает нагрузку при напряжении ниже 2,7 В на элемент;
  • обеспечивает безопасное подключение и отключение нагрузки;
  • не допускает токовой перегрузки – отключает нагрузку, если ток превышает допустимое значение;
  • в процессе зарядки распределяет токи между ячейками АКБ;
  • обеспечивает защиту от короткого замыкания;
  • выполняет балансировку –выравнивает уровень заряда (напряжение) ячеек в аккумуляторной сборке.

Напряжение литий-железо-фосфатных аккумуляторов, объединенных в батарею, должно быть одинаковым. Даже незначительный разброс емкости впоследствии приводит к ощутимой разнице в уровнях заряда и разряда элементов. Одни из ячеек постоянно оказываются недостаточно заряженными, в результате чего батарея не отдает требуемой емкости, быстрее разряжается и приходит в негодность. Избежать этой проблемы позволяет использование балансиров, входящих в состав BMS.

Критерии выбора БМС платы для LiFePO4

При выборе платы БМС для LiFePO4батареи учитываются:

BMS плата управления аккумулятором LiFePO4 24V фото

  1. Количество последовательно соединенных ячеек в аккумуляторной батарее. К примеру, можно купить BMS дляLiFePO4 со схемой соединения ячеек 4S, 8S, 12S, 16S, 20Sи т.д. Схема батареи зависит от необходимого напряжения. Напряжение 1 литий-железо-фосфатного аккумулятора составляет 3,2 В, а при последовательном соединении элементов их напряжение суммируется.Для получения напряжения 12 В используется схема 4S, для 24 В – схема 8S, для 36 В – 12S и т.д.
  2. Количество балансировочных каналов – соответствует числу аккумуляторов в сборке.
  3. Напряжение – верхний и нижний контролируемый порог для каждого аккумулятора. Обычно верхний контролируемый порог составляет 3,6 или 3,65 В, а нижний – 2,3; 2,5 или 2,7 В.
  4. Долговременный ток разряда (нагрузки) на АКБ – выбирается в зависимости от условий использования батареи. При превышении значения тока BMSплата будет перегреваться и отключаться. Максимальный ток разряда рекомендуется выбирать с запасом 10–15%, чтобы избежать поломки БМС контроллера из-за перегрева в процессе эксплуатации.
  5. Пиковый кратковременный ток нагрузки – рассчитывается умножением величины долговременного разрядного тока на 1,5.
  6. Долговременный ток зарядки – должен соответствовать максимальному значению тока используемого зарядного устройства.
  7. Размеры БМС платы – имеют значение в случае, если для ее установки предусмотрен специальный отсек.
  8. Наличие термодатчика – многие BMSконтроллеры не имеют датчика температуры, т.к. он считается второстепенным элементом. Но для максимальной защиты желательно выбрать модель с термодатчиком. При нагреве выше порогового значения такая плата размыкает электрическую цепь до нормализации температуры.
  9. Цена – напрямую зависит от характеристик выбранного товара.

БМС платы для литиевых АКБ бывают симметричными и несимметричными. В 1-м случае заряд и разряд АКБ может производиться через общий разъем, а во 2-м – для зарядки и разрядки используются отдельные разъемы. Иногда использование несимметричных BMS невозможно, например, в гироскутерах – их АКБ заряжаются и разряжаются через 1 разъем.

Предыдущая статья нашего блога посвящена литий-титанатным аккумуляторам .

Источник

Выбор платы BMS

BMS (battery management system) — система управления батареи. Это устройство, без которого не обходится практически ни одна литиевая аккумуляторная батарея. BMS призвана защитить АКБ от различных негативных факторов и максимально продлить скок службы батареи. Сегодня постараемся разобраться во всех вопросах, возникающих при выборе BMS. В этой статье мы расскажем:

  • для чего нужна BMS
  • какие виды BMS существуют, и каким функционалом они обладают.
  • как подобрать BMS под ваши задачи.

Функции BMS

Итак, все аккумуляторные батареи имеют свой рабочий диапазон напряжения, например:

для Li-ion АКБ в большинстве случаев это значение составляет от 2,7 до 4.2V на одну параллель. Существуют АКБ, состоящие как из одной параллели, так и из множества, соединенных последовательно. Например, Li-ion АКБ c номинальным напряжением 11.1V будет состоять и 3-х параллелей (3S), складываем рабочее напряжение всех параллелей, и получаем рабочее напряжение АКБ — от 8,1 до 12,6V. Если напряжение какой-либо параллели или напряжение всей АКБ выйдет за эти пределы, в лучшем случае батарею ждет необратимая деградация, а это в свою очередь значительно снизит емкость и срок службы батареи, в худшем — полный выход из строя АКБ, а также возможность пожара и взрыва.

Основная функция BMS — как раз-таки не давать выходить за пределы рабочих напряжений как всей АКБ в целом, так и каждой отдельной параллели. Так же платы BMS призваны решать еще ряд важный задач:

  • Балансировка. Для того, чтобы АКБ работала нормально, и отдавала заявленную емкость, напряжение на всех параллелях должно быть одинаковым. Например, если одна из параллелей имеет большее напряжение, чем остальные, то при зарядке BMS будет отключать батарею именно по этой параллели, не давая ей перезарядится, в то время как остальные еще не успели зарядится. В итоге мы получаем АКБ, которую не получится зарядить до конца, соответственно и заявленную емкость она отдавать не будет. Что бы этого избежать во многих платах БМС присутствует режим балансировки. При балансировке напряжение на всех параллелях выравнивается, и АКБ в таком случае, может отдать всю свою энергию.
Читайте также:  Чем заклеить аккумулятор в домашних условиях

Виды BMS

Под понятие BMS попадают сразу несколько видов устройств, которые служат для нормального функционирования АКБ. Их можно разделить на несколько категорий:

  • защитные платы по напряжению и току.
  • балансиры
  • комплексные устройства, объединяющие в себе различный функционал.

Чаще всего используются именно комплексные устройства.Они обладают защитой по напряжению и току, защитой от КЗ, и имеют температурный датчик. Так же они способны балансировать АКБ небольшими токам — до 50-100mA, как правило, этого хватает для качественно собранной батареи.

Такие платы бывают симметричными и несимметричными. При использовании симметричной BMS заряд и разряд батареи можно осуществлять через один и тот же разъем, в случае с несимметричной платой, необходимо использование двух разъемов — зарядного и разрядного.

Сегодня на рынке существуют и более «прокаченные» варианты плат BMS — Smart BMS.

Как правило, такие платы имеют множество температурных датчиков, это необходимо для лучшего контроля температуры АКБ. Так же к таким платам возможно подключение специального дисплея, на котором будет отображаться основная информация о состоянии АКБ. Ну и самым главным преимуществом smart BMS является возможность подключится к ней по bluetooth с помощью смартфона. При помощи специальных приложений открывается возможность наблюдать и изменять огромное количество параметров, отвечающих за работу АКБ. Вот основные из них:

  • Возможность настраивать количество параллелей с которыми будет работать BMS.
  • Возможность настраивать пороги напряжений на параллелях, это позволяет плате работать с разными типами аккумуляторов.
  • Возможность настраивать порог максимально допустимых

токов заряда и разряда.

  • Следить за такими параметрами работы АКБ, как, общее напряжение, напряжение на каждой параллели, токи заряда/разряда, температура.

Так же следует поговорить о балансирах. Они бывают двух типов — активные и пассивные.

  • Активные балансиры производят балансировку уже при зарядке – зарядив одну параллель сборки, они отключают ее от питания, продолжая заряжать вторую.
  • 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 счет применения аналоговых комплектующих.

Источник

Как выбрать bms плату для lifepo4 аккумулятора

у этих можно, нужно подправить делители балансиров (маленькие резисторы около маленьких микросхем)

Добавлено after 1 minute 24 seconds:
101 и 331 вроде (видно плохо), а сколько надо вольт?
сейчас 4,3 примерно, если выпаять (не замыкать) резисторы 331 — будет 3,3в, меньше чем 3,3в не сделать

_________________
Просто не учи физику в школе, и вся твоя жизнь будет наполнена чудесами и волшебством
Даже факт моего рождения в четвертичном периоде кайнозойской эры не должен мешать нашему общению на равных.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

резисторы 202 и 512, для снижения напряжения нужно увеличивать 202. это общий выключатель, только скорее всего это выключатель разряда.

Добавлено after 3 minutes 6 seconds:
как ограничивается перезаряд не знаю, возможно по сработке обоих балансиров

_________________
Просто не учи физику в школе, и вся твоя жизнь будет наполнена чудесами и волшебством
Даже факт моего рождения в четвертичном периоде кайнозойской эры не должен мешать нашему общению на равных.

Благодаря облачным технологиям появилась возможность реализовать сложные проекты на базе микроконтроллера путем перераспределения вычислительной нагрузки между микроконтроллером и облаком. Простые в использовании отладочные платы, такие как AVR- и PIC-IoT WG, позволяют выполнять ресурсоемкие вычисления, передавая их в облако.

Приглашаем 23/06/2021 всех желающих принять участие в вебинаре, посвященном проектированию и разработке систем умного дома на базе компонентов STMicroelectronics. Предлагаемые ST ресурсы позволят разработчику легко построить каркас системы и быстро создать прототип своего приложения. На вебинаре также расскажем о беспроводных интерфейсах – ведь благодаря поддержке стандартов BLE и ZigBee разработчики смогут при необходимости интегрировать устройства сторонних производителей и создавать открытые системы.

ну, если балансировка LIFEPO4 начинается при 4.15в, значит, ничего страшного не произошло.

PS то-есть, я намекаю, что никакими LIFEPO4 в этой покупке не пахнет.

Это не балансировка а шунтирование! Балансировка идёт при любом напряжении и настраивается автоматически. Да и еще и заряд до 4.2В Li-Ion не чего хорошего не принесёт 4.1В ресурс продлевает почти в 2 раза, это говно китайский вариант. Хочу обратить Ваше внимание что всё шаблонно не чего не делается специально как никого не интересует тот факт что кто то не хочет до 4.2В заряжать.
Но покупка в китае это лотерия я говорю во всех своих сообщениях, потому я от этого отказался! АКБ можно в рашке купить без проблем накой чёрт китай сдался жадность но вот оно!

Читайте также:  Приготовление раствора для щелочного аккумулятора

Я в своих решениях шунтирования не применял еще! Пусть балансер больше схема но зато всё зае. Балансер для 2-х банок .

Плата прекрасно работает с лиферами, но только надо покупать плату или менять микруху на плате, на HY2122-AB1A её маркировка на корпусе м/с 22АА. и всё будет хорошо для лиферов. А HY2120 предназначена для для лития. Поменяйте м/с и всё будет ОК.
Изображение

Источник

Концепция платы защиты BMS для литий-ионных АКБ

Хочу описать своё виденье о том какой должна быть плата защиты для литий ионных аккумуляторов различной химии и различной ёмкости. Сейчас конечно очень большой выбор различных BMS для li-ion аккумуляторов. Но простые BMS имеют жёсткие и слишком критические настройки срабатывания, от чего часто аккумуляторы выходят из строя (в основном разбухают от перезаряда). А продвинутые BMS имеющие множество компонентов и умеющие измерять даже внутреннее сопротивление ячеек, и через ПК и интернет настраиваться и обмениваться данными, стоят пока очень дорого, и из-за своей сложности они сложны в использовании для простых людей, а так-же их стоимость высока.

Думаю сейчас самая большая проблема в использовании литий-ионных аккумуляторов большой емкости это системы контроля и защиты таких аккумуляторов. Решения я повторюсь уже есть, но их можно пересчитать по пальцам, и они дорогие и не совсем универсальные, хотя в этом направлении прогресс не стоит на месте.

Само слово BMS означает Battery Monitoring System то-есть система мониторинга батареи, и этим коротким обозначением могут называться как простые аналоговые платы защиты, так и сложные микро-компьютерные системы мониторинга литий-ионных АКБ. Но как я уже написал выше — первые слишком примитивные и имеют слишком критические настройки срабатывания, а вторые слишком навороченные и дорогие. Но нет такой battery monitoring system, которая была-бы дешёвая и простая, но в тоже время имела возможность настройки под различные типы li-ion аккумуляторов, а так-же настройки отсечки заряд/разряд и настройки балансировки.

Фото плат защиты литий-ионных аккумуляторов

BMS для lifepo4

На этом фото простая и дешёвая плата защиты для lifepo4 аккумуляторов 4s 12v(4 ячейки). Такие BMS обычно устанавливаются внутри аккумуляторов, например в аккумуляторах электро-инструмента

Платы защиты BMS могут быть различных размеров и на различное количество ячеек, то-есть отдельных аккумуляторов. Принцип работы таких плат очень простой, они отслеживают напряжение на каждой ячейке аккумулятора. И если на любой ячейке напряжение превысит порог срабатывания, то в BMS сработают силовые транзисторы и отключат аккумулятор от зарядного или потребителей. Так-же при установленном напряжении включается балансировка. Основной параметр, на который стоит обращать внимание это ток, на который рассчитана плата защиты.

Ниже на фото более дорогая и полнофункциональная BMS

Есть и такие полноценные BMS, которые настраиваются и отображают все данные аккумулятора на ПК. Так-же имеют и дополнительный lcd дисплей для отображения текущего состояния АКБ
Контроллер для литий-ионных аккумуляторов с полным контролем состояния ячеек и отображением состояния на ПК и lcd дисплее

BMS для электромобиля

Контроллер и мониторинг работы литий-ионных аккумуляторов для электромобилей

Достоинства и недостатки различных BMS

Концепция моей BMS

2. Еще думаю абсолютно лишние датчики температуры, так-как это лишние провода если плата защиты устанавливается не на АКБ. Ну и перегрев аккумулятора может происходить при огромных токах заряда/разряда что обычно никогда не происходит. Обычно аккумуляторы заряжаются и разряжаются небольшими токами относительно ёмкости, и скажем акб ёмкостью 100Ач никто не будет заряжать током 300-500А и разряжать такими токами. По этому перегрев при исправных ячейках просто невозможен.

3. Плата защиты АКБ обязательно должна иметь возможность настраиваться под разные типы li-ion АКБ, и настройки порогов балансировки. И для этого должен быть установлен дисплей и кнопочки управления. Конечно сейчас можно легко сделать связь с ПК и работать с настройками через программное обеспечение. Но это не удобно так-как ПК не всегда под рукой, да и проще видеть происходящее и настраивать прямо на BMS, чем соединяться с ПК, тем-более что не все уверенные пользователи ПК. В общем я за хороший и большой дисплей на самой BMS, а связь с ПК и мониторинг с записью логов просто ни к чему.

4. Настройка работы должна заключаться в следующем: Установка порога напряжения при котором отключается зарядное устройство. Например для lifepo4 это 3.6-3.9 вольт на ячейку. При этом порог отключения должен вручную изменяться и указываться любой, хоть 3,40вольт, хоть 4.30вольт, то-есть под любой тип литий-ионных аккумуляторов. И для работы в буферном режиме где аккумулятор находится постоянно под напряжением и 100% постоянный заряд губительно влияет на ячейки (они вздуваются).

Читайте также:  5 ударопрочных ноутбуков крепкие гаджеты которые будут работать даже в суровых условиях

При этом на плате не нужны встроенные силовые ключи для размыкания контакта. Вообще заряд и разряд нужно разделить на два раздельных канала, чтобы при отключении зарядного устройства от АКБ потребители не оказались в ситуации когда акб отключен и они питаются только от зарядного устройства. А в качестве ЗУ могут быть и солнечные батареи, и ветрогенератор, и любой другой источник с нестабильным и повышенным напряжением, от которого без АКБ могут сгореть подключенные потребители. Вот чтобы этого не случилось (как уже случалось) нужно разделить каналы отключения зарядки и потребителей.

При этом не нужно ставить на плате транзисторные ключи на определенный ток, так-как кому-то скажем хватит и 10А, а кому-то и 200А мало. Вместо ключей можно просто сделать маломощные выводы скажем с током на 1А, на которые можно вешать обычные или твердотельные реле, которыми и отключать зарядку и потребителей. Например если у вас ток зарядки не превышает 20А, то ставим на заряд реле на 20А. А если разряд через инвертор бывает токами до 100А, то ставить реле отключения потребителей на 100А.

5. Пороги балансировки ячеек тоже должны настраиваться и ток балансировки должен быть довольно мощный, думаю до 5А на случай использования некачественных ячеек с разным внутренним сопротивлением и разной емкости. Вот здесь можно использовать технологию PWM для установки тока балансировки. Или к примеру сделать возможность смены балансировочных резисторов на разный ток.

Внешний вид контроллера li-ion аккумуляторов

BMS lcd

Контроллер литий-ионных аккумуляторов

BMS так-же должна иметь выходы на ячейки, только на болтиках, количество думаю любое от 2S до 16S. Выход отключения зарядного устройства под внешнее реле отключения, так-же выход отключения потребителей аналогичный. И думаю больше ничего не нужно. И так-как балансиры будут находится внутри BMS, то должен быть массивный алюминиевый радиатор способный рассеивать до 300ватт энергии.

Вообще конечно можно делать законченные BMS с внутренними ключами и различным током балансировки, и под разное количество ячеек, но их нужно будет десятки различных конфигураций выпускать. А так одна BMS подходящая под основные задачи. Ток балансировки 5А на ячейку конечно большеват так-как при 16 ячейках и работе всех балансиров мощность рассеиваемая в тепло будет до 300ватт. Но как я описал выше ток балансировки можно устанавливать. Ну и чтобы уменьшить габариты и радиатор максимальный ток балансировки можно уменьшить в 5 раз. 1А думаю тоже будет достаточно даже для АКБ большой ёмкости.

Вот на этом всё, думаю я подробно объяснил что хотелось бы видеть и почему именно так.

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