A LiFePO4 BMS (Систем за управљање батеријама)је електронска плоча која прати, штити и балансира литијум-гвожђе-фосфатну (LiFePO4) батерију. Налази се између ћелија батерије и остатка електричног система, стално мери напон, струју и температуру како би свака ћелија радила у безбедном опсегу.

Без BMS-а, LiFePO4 пакет нема уграђену одбрану од прекомерног пуњења, прекомерног пражњења, кратких спојева или неравнотеже ћелија — било шта од тога може скратити век трајања пакета или, у најгорем случају, створити безбедносну опасност. Због тога се велика већина комерцијално продајних LiFePO4 пакета за соларно складиштење, електрична возила, употребу у поморству, камперима или резервно напајање испоручује са наменским BMS-ом уместо да се ослањају само на пуњач или инвертор.

Зашто је LiFePO4 батеријама посебно потребан BMS

LiFePO4 ћелије су по својој природи термички стабилније од других литијумских хемијских једињења као што су NCM (никл кобалт манган) или NCA (никл кобалт алуминијум), што је широко коришћен избор за стационарно складиштење и многе примене у области мобилности. Али „стабилније“ не значи „није потребно управљање“. Вишећелијски LiFePO4 пакет се и даље суочава са три понављајућа проблема које је BMS посебно дизајниран да реши:

• Дрифт напона ћелије.Чак ни ћелије из исте производне серије не старе идентично. Током стотина циклуса, мале разлике у производњи се комбинују у значајне напонске разлике између ћелија — кола за балансирање проблема су дизајнирана да их исправе.
• Равна крива пражњења.LiFePO4 батерија има приметно равну криву напона током већег дела свог стања напуњености, што отежава процену преосталог капацитета само на основу напона. BMS са кулоновим бројањем — праћење тачне количине струје која улази и излази из батерије током времена, уместо процене само на основу напона — даје прецизније очитавање стања напуњености.
• Узак безбедан оперативни прозор на екстремним границама.LiFePO4 ћелије су попустљиве у средини опсега пуњења, али им је и даље потребно оштро искључивање при пуном пуњењу и дубоком пражњењу како би се избегао дугорочни губитак капацитета.

Од чега заправо штити LiFePO4 BMS?

Правилно специфицирани BMS за литијумске батерије обавља следеће заштитне функције:

1. Заштита од прекомерног пуњења— прекида пуњење када било која ћелија достигне горњу границу напона
2. Заштита од прекомерног пражњења— смањује оптерећење пре него што напон ћелије падне довољно ниско да изазове трајно оштећење
3. Заштита од прекомерне струје / кратког споја— прекида коло ако струја пређе номинални праг
4. Заштита од прегревања— зауставља пуњење или пражњење ван безбедног температурног прозора
5. Балансирање ћелија— изједначава напон на свим ћелијама у серијском низу, било пасивно или активно

Активно балансирање у односу на пасивно балансирање у LiFePO4 BMS-у

Пасивно балансирањеОдводи вишак енергије из ћелија вишег напона као топлоту кроз отпорник док остатак пакета не сустигне. Једноставан је, јефтин и адекватан за мање пакете или примене где су циклуси пуњења ретки.

Активно балансирањепреноси енергију из ћелија вишег напона у ћелије нижег напона уместо да је расипа као топлоту. Ефикаснији је, генерише мање отпадне топлоте и обично резултира бржим балансирањем и бољим дугорочним здрављем батерија — што је важније како се величина батерија, број ћелија и учесталост циклуса повећавају (велике ESS батерије, дневно циклично складиштење соларне енергије, батерије великог капацитета за електрична возила).

За мале батерије са ниским бројем циклуса, пасивно балансирање је често довољно. За веће или LiFePO4 системе са великим бројем циклуса, активно балансирање се исплати додатни трошак.

Како одабрати прави LiFePO4 BMS

Приликом упоређивања BMS-а за литијумске батерије, четири спецификације одређују да ли ће заиста одговарати вашем систему:

1. Број ћелија (S-број).BMS мора тачно да одговара серијској конфигурацији вашег пакета — 4S BMS за пакет од 12V, 8S за 24V, 16S за 48V и тако даље (на основу номиналног напона ћелије LiFePO4 батерије од ~3,2V). Нетачан S-број је један од најчешћих узрока некомпатибилности BMS-а.
2. Континуирана и вршна струја.Подесите BMS на вашу стварну максималну потрошњу, не само на типичну, и оставите простор за изградњу — BMS који континуирано ради на својој апсолутној максималној струје ће се прегрејати и брже старити.
3. Тип балансирања и струја балансирања.Као што је горе наведено, изаберите између пасивног и активног балансирања на основу величине пакета и фреквенције циклуса и проверите струју балансирања (mA) — већа струја балансирања значи брже изједначавање на већим пакетима.
4. Комуникациони протокол.Ако BMS треба да комуницира са инвертором, апликацијом за праћење или CAN мрежом возила, потврдите да подржава одговарајући протокол — обично RS485, CAN bus, UART или Bluetooth — пре куповине, а не након инсталације.

LiFePO4 BMS по напону: 12V, 24V и 48V/51.2V системи

LiFePO4 BMS плоче су обично специфициране номиналним напоном система, што одговара одређеном броју ћелија:

• 12V системи (4S):најчешћа конфигурација за преносиво напајање, мале соларне системе и замену батерија које се могу уградити
• 24V системи (8S):уобичајено у поморским, камп-приколицама и средње великим соларним применама
• Системи од 48V / 51.2V (16S):најчешћа класа напона за кућно складиштење енергије, веће соларне инсталације и већину комерцијалних ESS регала

Број ћелија је изведен из номиналног напона по ћелији LiFePO4 батерије од ~3,2 V — 4 × 3,2 V ≈ 12,8 V, 8 × 3,2 V ≈ 25,6 V, 16 × 3,2 V ≈ 51,2 V.

Системи вишег напона генерално захтевају више пажње на подршку комуникационог протокола, јер је већа вероватноћа да ће бити упарени са инвертором или ширим системом за управљање енергијом коме су потребни подаци у реалном времену из BMS-а.

Често постављана питања

Q1Да ли је LiFePO4 батерији потребан BMS?

Да. Иако је LiFePO4 хемија термички стабилнија од других литијумских хемија, пакету са више ћелија је и даље потребан BMS за балансирање ћелија, заштиту од прекомерног пуњења/прекомерног пражњења и прецизно праћење стања напуњености. Коришћење LiFePO4 пакета без BMS-а уклања све ове заштитне мере.

Q2Која је разлика између LiFePO4 BMS-а и општег литијум-јонског BMS-а?

Функције заштите језгра су сличне, али су гранични напони подешени другачије за сваку хемију — опсег напона по ћелији LiFePO4 батерије је нижи него код NCM/NMC или NCA литијум-јонских ћелија. BMS направљен за једну хемију не би требало да се користи какав јесте на другој без реконфигурације прагова напона како би се ускладили са техничким листом ћелије.

Q3Која ампеража BMS-а ми је потребна за LiFePO4 батерију?

Ускладите номиналну континуирану струју BMS-а са стварном максималном континуираном потрошњом вашег система и изаберите модел са номиналном снагом вршног/пренапонског напона која удобно покрива тренутне скокове (покретање мотора, пренапон инвертора итд.) без окидања.

Q4Како да ресетујем LiFePO4 BMS?

Већина BMS јединица се аутоматски опоравља када се квар отклони — на пример, када се напон врати у безбедан опсег након прекомерног пуњења или прекомерног пражњења. Неки модели такође захтевају ручно поновно повезивање порта за пуњење или пражњење, или кратко искључивање/поновно повезивање батерије, да би се отклонила закључана грешка. Увек проверите документацију за одређени BMS модел, јер се понашање при ресетовању разликује у зависности од дизајна.

Q5Да ли један BMS може да ради са више литијумских хемијских система?

Неки модели BMS-а се могу конфигурисати за различите хемијске састојке — LiFePO4, NCM или LTO (литијум-титанат) — путем подесивих прагова напона, али ово мора бити правилно подешено за специфичну хемију која се користи. BMS који је фиксирано ожичен за опсег напона једне хемије не треба претпостављати да је безбедан за другу без претходне потврде конфигурације. Не подржавају сви модели на тржишту ово — проверите технички лист одређеног BMS-а уместо да подразумевано претпостављате подршку за више хемијских састојака.

Избор LiFePO4 BMS-а за ваш пројекат

Прави BMS зависи од напона вашег пакета, броја ћелија, потрошње струје и начина на који треба да комуницира са остатком вашег система. Поделите ова четири детаља и технички тим компаније DALY може да препоручи одговарајућу конфигурацију: напон система/број ћелија (нпр. 12V/4S, 24V/8S, 48V/16S), захтеви за континуираном и вршном струјом, примена (соларна/ESS, бродска, камперска возила, електрична возила, виљушкар итд.) и потребан комуникациони протокол (RS485, CAN bus, UART, Bluetooth).

• Имејл: dalybms@dalyelec.com
• Истражите по категорији: Паметни систем управљања објектима (BMS) · Активно балансирање BMS-а · Кућни систем за управљање објектима (BMS) за складиштење података · BMS високе струје · Складиштење енергије у камперу (BMS)