A LiFePO4 BMS (сістэма кіравання батарэямі)— гэта электронная плата, якая кантралюе, абараняе і балансуе літый-жалеза-фасфатны (LiFePO4) акумулятар. Яна размешчана паміж элементамі акумулятара і астатняй часткай электрычнай сістэмы, пастаянна вымяраючы напружанне, ток і тэмпературу, каб падтрымліваць працу кожнага элемента ў бяспечным дыяпазоне.

Без сістэмы кіравання будынкам (BMS) акумулятар LiFePO4 не мае ўбудаванай абароны ад перазарадкі, пераразрадкі, кароткага замыкання або дысбалансу элементаў — усё гэта можа скараціць тэрмін службы акумулятара або, у горшым выпадку, стварыць пагрозу бяспецы. Вось чаму пераважная большасць камерцыйна прадаваемых акумулятараў LiFePO4 для сонечных батарэй, электрамабіляў, марскога выкарыстання, аўтадомаў або рэзервовага харчавання пастаўляюцца са спецыяльнай сістэмай кіравання будынкам, а не толькі з зараднай прыладай або інвертарам.

Чаму для акумулятараў LiFePO4 патрэбна сістэма кіравання будынкам (BMS)

Літый-палімерныя элементы (LiFePO4) па сваёй сутнасці больш тэрмічна стабільныя, чым іншыя літыевыя элементы, такія як NCM (нікель-кобальт-марганец) або NCA (нікель-кобальт-алюміній), якія шырока выкарыстоўваюцца для стацыянарнага захоўвання дадзеных і многіх мабільных прылад. Але «больш стабільны» не азначае, што «не патрабуе абслугоўвання». Шматэлементны LiFePO4-акумулятар усё яшчэ сутыкаецца з трыма паўтаральнымі праблемамі, для вырашэння якіх спецыяльна распрацавана сістэма кіравання будынкам (BMS):

• Дрэйф напружання ячэйкі.Нават элементы з адной вытворчай партыі старэюць па-рознаму. На працягу сотняў цыклаў невялікія вытворчыя адрозненні ператвараюцца ў значныя разрывы напружання паміж элементамі — менавіта для гэтага і прызначана схема балансавання праблемы.
• Плоская крывая разраду.LiFePO4 мае прыкметна плоскую крывую напружання на большай частцы свайго стану зарада, што ўскладняе ацэнку астатняй ёмістасці толькі па напрузе. Сістэма кіравання будынкам з кулонаўскім падлікам — якая адсочвае дакладную колькасць току, які ўваходзіць і выходзіць з акумулятара з цягам часу, а не ацэньвае яго толькі па напрузе — дае больш дакладныя паказанні стану зарада.
• Вузкае бяспечнае аперацыйнае акно ў крайніх выпадках.LiFePO4-элементы прабачаюць ёмістасць у сярэдзіне дыяпазону зарадкі, але ўсё ж патрабуюць рэзкага адключэння пры поўнай зарадцы і глыбокай разрадцы, каб пазбегнуць доўгатэрміновай страты ёмістасці.

Ад чаго насамрэч абараняе LiFePO4 BMS?

Правільна вызначаная сістэма кіравання акумулятарнымі батарэямі (BMS) для літыевых акумулятарных блокаў выконвае наступныя функцыі абароны:

1. Абарона ад перазарадкі— адключае зарадку, калі напружанне любога элемента дасягае верхняй мяжы
2. Абарона ад пераразрадкі— зніжае нагрузку да таго, як напружанне на элементах знізіцца настолькі, што можа прывесці да незваротнага пашкоджання
3. Абарона ад перагрузкі па току / кароткага замыкання— перарывае ланцуг, калі ток перавышае намінальны парог
4. Абарона ад перагрэву— спыняе зарадку або разрадку па-за межамі бяспечнага тэмпературнага дыяпазону
5. Балансаванне клетак— выраўноўвае напружанне на ўсіх ячэйках у паслядоўнай ланцужку, пасіўна або актыўна

Актыўная балансіроўка супраць пасіўнай балансіроўкі ў LiFePO4 BMS

Пасіўнае балансаваннеадводзіць лішнюю энергію з больш высокавольтных элементаў у выглядзе цяпла праз рэзістар, пакуль астатняя частка акумулятара не дагоніць яго. Гэта проста, нядорага і падыходзіць для невялікіх акумулятараў або прылад, дзе цыклы зарадкі рэдкія.

Актыўнае балансаваннеперадае энергію з больш высокавольтных элементаў на больш нізкавольтныя, замест таго, каб рассейваць яе ў выглядзе цяпла. Гэта больш эфектыўна, выпрацоўвае менш цяпла і звычайна прыводзіць да больш хуткай балансіроўкі і лепшага доўгатэрміновага стану батарэі, што больш важна па меры павелічэння памеру батарэі, колькасці элементаў і частаты цыклаў (вялікія батарэі ESS, штодзённа цыкліруемыя сонечныя акумулятары, батарэі высокай ёмістасці для электрамабіляў).

Для невялікіх акумулятараў з нізкім узроўнем цыклічнага выкарыстання часта дастаткова пасіўнай балансіроўкі. Для больш буйных або высокацыклічных сістэм LiFePO4 актыўная балансіроўка варта дадатковых выдаткаў.

Як выбраць правільную LiFePO4 BMS

Пры параўнанні BMS для літыевых акумулятарных блокаў чатыры характарыстыкі вызначаюць, ці сапраўды яна падыдзе вашай сістэме:

1. Колькасць клетак (S-count).Сістэма кіравання акумулятарамі (BMS) павінна дакладна адпавядаць канфігурацыі вашай батарэі — 4S BMS для батарэі на 12 В, 8S для 24 В, 16S для 48 В і гэтак далей (на аснове намінальнага напружання элемента LiFePO4 ~3,2 В). Няправільны паказчык S-лічыльніка з'яўляецца адной з найбольш распаўсюджаных прычын несумяшчальнасці BMS.
2. Бесперапынны і пікавы намінальны ток.Падбярыце сістэму кіравання кузавам (BMS) у адпаведнасці з вашым фактычным максімальным спажываннем, а не толькі з тыповым, і пакіньце запас па магутнасці — сістэма кіравання кузавам, якая пастаянна працуе на сваім абсалютным максімуме току, будзе перагравацца і хутчэй старэць.
3. Тып балансавання і балансны ток.Як апісана вышэй, выбірайце паміж пасіўнай і актыўнай балансіроўкай у залежнасці ад памеру акумулятара і частаты цыклаў, а таксама праверце ток балансавання (мА) — большы ток балансавання азначае хутчэйшую эквалізацыю на большых акумулятарах.
4. Пратакол сувязі.Калі сістэме кіравання будынкам (BMS) неабходна ўзаемадзейнічаць з інвертарам, праграмай маніторынгу або сеткай CAN аўтамабіля, пераканайцеся, што яна падтрымлівае правільны пратакол — звычайна RS485, шыну CAN, UART або Bluetooth — перад купляй, а не пасля ўстаноўкі.

LiFePO4 BMS па напружанні: сістэмы 12V, 24V і 48V/51.2V

Платы LiFePO4 BMS звычайна вызначаюцца намінальным напружаннем сістэмы, якое адпавядае пэўнай колькасці ячэек:

• Сістэмы 12 В (4S):найбольш распаўсюджаная канфігурацыя для партатыўных крыніц харчавання, невялікіх сонечных установак і замены акумулятараў
• Сістэмы 24 В (8S):распаўсюджаныя ў марскіх, аўтадомах і сонечных прыборах сярэдняга памеру
• Сістэмы 48 В / 51,2 В (16S):найбольш распаўсюджаны клас напружання для хатніх акумулятараў энергіі, буйных сонечных установак і большасці камерцыйных стоек ESS

Колькасць элементаў вызначаецца зыходзячы з намінальнага напружання на элемент LiFePO4 ~3,2 В — 4 × 3,2 В ≈ 12,8 В, 8 × 3,2 В ≈ 25,6 В, 16 × 3,2 В ≈ 51,2 В.

Сістэмы больш высокага напружання звычайна патрабуюць большай увагі да падтрымкі пратаколаў сувязі, паколькі яны часцей за ўсё будуць спалучацца з інвертарам або больш шырокай сістэмай кіравання энергіяй, якой патрэбныя дадзеныя ў рэжыме рэальнага часу ад BMS.

Часта задаваныя пытанні

Q1Ці патрэбна сістэма кіравання будынкам (BMS) для акумулятара LiFePO4?

Так. Нягледзячы на ​​тое, што хімічны склад LiFePO4 больш тэрмічна стабільны, чым у іншых літыевых акумулятараў, шматэлементнаму акумулятару ўсё роўна патрэбна сістэма кіравання зарадам (BMS) для балансавання элементаў, абароны ад перазарадкі/пераразрадкі і дакладнага адсочвання стану зарадкі. Эксплуатацыя LiFePO4 акумулятара без сістэмы кіравання зарадам пазбаўляе ад усіх гэтых мер бяспекі.

Q2У чым розніца паміж LiFePO4 BMS і звычайнай літый-іённай BMS?

Функцыі абароны ядра падобныя, але адсечкі напружання ўсталёўваюцца па-рознаму для кожнага хімічнага складу — дыяпазон напружання на элемент LiFePO4 ніжэйшы, чым у літый-іённых элементаў NCM/NMC або NCA. Сістэму кіравання акумулятарамі (BMS), пабудаваную для аднаго хімічнага складу, нельга выкарыстоўваць як ёсць на іншым без пераканфігурацыі парогаў напружання ў адпаведнасці з тэхнічнымі характарыстыкамі элемента.

Q3Якая сіла току BMS мне патрэбна для LiFePO4 акумулятара?

Падбярыце намінальны бесперапынны ток сістэмы кіравання будынкам (BMS) у адпаведнасці з фактычным максімальным бесперапынным спажываннем вашай сістэмы і выберыце мадэль з пікавым/імпульсным напрамкам, які камфортна пакрывае кароткачасовыя пікі (запуск рухавіка, імпульс інвертара і г.д.) без адключэння.

Q4Як скінуць налады LiFePO4 BMS?

Большасць прылад BMS аўтаматычна аднаўляюцца пасля ліквідацыі няспраўнасці, напрыклад, пасля вяртання напружання да бяспечнага дыяпазону пасля перазарадкі або пераразрадкі. Некаторыя мадэлі таксама патрабуюць ручнога перападключэння порта зарадкі або разрадкі, альбо кароткага адключэння/перападключэння акумулятара, каб ліквідаваць зафіксаваную няспраўнасць. Заўсёды правярайце дакументацыю канкрэтнай мадэлі BMS, паколькі паводзіны пры скідзе адрозніваюцца ў залежнасці ад канструкцыі.

Q5Ці можа адна сістэма кіравання акумулятарнымі батарэямі (BMS) працаваць з некалькімі літыевымі хімічнымі рэчывамі?

Некаторыя мадэлі BMS можна наладжваць для розных хімічных рэчываў — LiFePO4, NCM або LTO (тытанат літыя) — з дапамогай рэгуляваных парогаў напружання, але гэта павінна быць правільна ўстаноўлена для канкрэтнага выкарыстоўванага хімічнага рэчыва. BMS, усталяваная для дыяпазону напружання аднаго хімічнага рэчыва, не павінна лічыцца бяспечнай для іншага без папярэдняй праверкі магчымасці наладжвання. Не кожная мадэль на рынку падтрымлівае гэтую функцыю — праверце тэхнічныя характарыстыкі канкрэтнага BMS, а не мяркуйце, што па змаўчанні падтрымліваецца некалькі хімічных рэчываў.

Выбар LiFePO4 сістэмы кіравання будынкам (BMS) для вашага праекта

Падыходная сістэма кіравання акумулятарнай батарэяй (BMS) залежыць ад напружання вашай батарэі, колькасці элементаў, спажыванага току і таго, як яна павінна ўзаемадзейнічаць з астатняй часткай вашай сістэмы. Падзяліцеся гэтымі чатырма дэталямі, і тэхнічная каманда DALY зможа парэкамендаваць адпаведную канфігурацыю: напружанне/колькасць элементаў сістэмы (напрыклад, 12 В/4 С, 24 В/8 С, 48 В/16 С), патрабаванні да бесперапыннага і пікавага току, прымяненне (сонечная энергія/энергія ESS, марская энергія, аўтадом, электрамабіль, аўтапагрузчык і г.д.) і неабходны пратакол сувязі (RS485, шына CAN, UART, Bluetooth).

• Электронная пошта: dalybms@dalyelec.com
• Даследаваць па катэгорыях: Разумная сістэма кіравання будынкамі (BMS) · Актыўная балансуючая BMS · СІС для хатняга захоўвання дадзеных · Высокатоковая BMS · BMS для захоўвання энергіі ў аўтадомах