Для чего нужна балансировка аккумуляторов
Балансир для Li-Ion аккумуляторов — что это такое
Общее свойство литиевых аккумуляторов – они не терпят перезаряда и глубокую посадку напряжения. Литий-ионных АКБ более 10 разновидностей, и в них используются разные активные составляющие. У каждой свой рабочий диапазон по напряжению, и эти границы должны соблюдаться. Плата балансировки литиевых аккумуляторов – это электрическая схема в цепи, поддерживающая нужные параметры, и отключающая батарею, если та неисправна. Зарядка, контроль уровня разряда и защита АКБ реализована посредством отдельных плат, но бывают и совмещенные схемы.
Балансир для Li-Ion аккумуляторов служит для поддержки нужных параметров.
Что такое плата балансировки, ее функции
Балансир для аккумуляторов 18650 (BMS – Battery Monitoring System) – система, отслеживающая состояние батареи.
Любой качественный литий ионный источник питания имеет в своей конструкции такой балансир. Сразу стоит обозначить, что большинство неприятностей, связанных с повреждениями батареи, вызваны неправильной эксплуатацией. Вот минимальные требования, необходимые литию: не заряжать и не разряжать выше-ниже определенных значений, не использовать токи, выходящие за пределы рекомендуемых производителем. Плата BMS и нужна, чтобы контролировать все эти моменты.
Выделяют пассивную и активную балансировку. Схема проще у первой – устройство включается в работу только под конец зарядки. Те «банки», у которых напряжение достигнуто максимума, отдают часть тока в виде тепла на резисторы. Оставшиеся секции в это время продолжают получать заряд. И так до тех пор, пока каждая «банка» не наберет 100%. По окончании заряда АКБ будет отключена.
Подключение платы балансировки.
Активная балансировка сложнее, да и устройство дороже. Но ее особенность – она начинает работать не под конец зарядки, а сразу. Если у секции много напряжения, она делится им с «банками», где его недостает. До конца АКБ в этом случае заряжать не обязательно.
В каких случаях применяют балансировку
Балансиры, применяемые для зарядки Li-Ion АКБ, обеспечивают безопасность процесса. Благодаря этому устройству достигается одинаковое значение напряжения в «банках» батареи, а это один из ключевых факторов для ее стабильной работы.
Схемы балансира литиевого аккумулятора
Каждая батарея, будь то самодельная или фабричного производства, должна иметь защиту. Литиевые аккумуляторы заряжают с применением специальных балансировочных плат. Одни делают их своими руками, другие заказывают с китайских площадок, например, AliExpress, TaoBao.
Если делают балансир своими руками, обычно используют стабилитрон TL431A и транзистор BD140.
Плата балансировки – элемент, отслеживающий состояние аккумуляторной батареи во время зарядки и обеспечивающий безопасность процесса. Он характерен компактными размерами и без проблем крепится к общей пластине.
Для чего нужен балансир в LiFePO4 аккумуляторе
Из-за естественной разницы в разряде отдельных элементов уровень заряда ячеек аккумулятора может производиться с разной скоростью, когда одни уже достигли определенных показателей ампер-часов, а другие еще нет. Это может привести к дисбалансу и неэффективному использованию устройства. Для того чтобы выровнять разницу заряда всех ячеек, используются балансиры.
Обратите внимание! Балансиры устанавливаются на аккумуляторную сборку, если емкость превышает 40Ah, с балансировкой аккумулятора до 40Ah справляется BMS плата.
Данные устройства бывают пассивными и активными:
Пассивные балансиры на всем протяжении заряда аккумулятора находятся в спящем режиме, пока напряжение на ячейках аккумулятора не достигнет напряжения балансира, т. е. как только уровень напряжения на ячейке достигает напряжения балансира, балансир начинает работать и выводить излишки емкости в тепло с полностью заряженной ячейки, а остальные ячейки продолжают заряжаться. Благодаря этому процессу все ячейки аккумуляторной батареи заряжаются полностью, не накапливая дисбаланс и аккумулятор сохраняет свою емкость. Пассивные балансиры рекомендуются для установки в LiFePO4 аккумулятор, т. к. они не снижают ресурс аккумулятора и не мешают работе BMS платы. Напряжение балансира должно быть немного меньше, чем напряжение отсечки BMS платы по верхнему порогу напряжению.
Активные балансиры в отличие от пассивных, переносят энергию из более заряженных ячеек к менее заряженным. Активные балансиры не расходуют энергию, а направляют ее на соседние менее заряженные элементы аккумулятора. Кроме всего этого, благодаря данной системе, батарея также надежно защищена от перегрева. В LiFePO4 аккумуляторе не рекомендуется использование активных балансиров, т. к. они снижают ресурс аккумулятора и не всегда корректно взаимодействуют с BMS платой защиты.
Рекомендуемые статьи
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 ра..
Инструкция по сборке LiFePO4 аккумулятора
Как собрать LiFePO4 аккумулятор: этапы и особенности Аккумуляторы LiFePO4 – компактные и функциональные, отличаются легкостью веса, долговечностью и оптимальны для любых целей использования. Для защиты от переразряда и перезаряда, предупреждения длительного превышения разрядного тока комплектуются BMS платой, при емкости свыше сорок ампер дополняются балансирами. По своим преимуществам устройст..
Как подключить BMS плату?
Главное преимущество современной аккумуляторной батареи (АКБ) – высокая плотность энергии на единицу массы – сопровождается недостатками, которые нужно компенсировать. Речь идет о перезаряде и глубоком разряде. АКБ не потерпит подобного обращения и отреагирует выходом из строя. BMS (Battery Management System) плата, устройство, которое следит за параметрами аккумулятора, управляет зарядкой и комму..
Как увеличить ёмкость литий-ионного аккумулятора?
Покатавшись на электровелосипеде некоторое время, вы можете для себя обнаружить, что имеющейся батареи вам уже не хватает, и хочется проезжать на одном заряде гораздо большие расстояния.
Это возможно в двух случаях: если ёмкость батареи изначально была недостаточной, и если батарея потеряла часть своей ёмкости в процессе эксплуатации. В данной статье рассмотрим оба варианта и способы выхода из сложившейся ситуации. Перед дальнейшим чтением рекомендуем в общих чертах ознакомиться с устройством литий-ионного аккумулятора.
Дешёвый литий-ионный аккумулятор
Если электровелосипед стоил очень дёшево по отношению к аналогам, логично предположить, что он собран из комплектующих довольно низкого качества. И среди них, вероятнее всего, батарея низкой ёмкости с высоким внутренним сопротивлением.
В таком случае чаще всего самым разумным решением будет заменить батарею на новую, более ёмкую, либо продать велосипед целиком и купить новый, более высокого качества и с более ёмкой батареей.
Хотя, если в корпусе аккумулятора есть достаточно свободного места, можно собрать в нём новую батарею, более высокой ёмкости, а прежнюю попытаться продать без корпуса. Увеличивать ёмкость такой батареи не имеет смысла, так как соединив новые ячейки параллельно с ячейками сомнительного качества, через какое-то время старые ячейки начнут выходить из строя и портить новые ячейки.
Добавить ячейки к литий-ионному аккумулятору
Другое дело, если батарея в хорошем состоянии, и вы просто хотите увеличить запас хода при помощи дополнительных ячеек. В этом случае придётся добавить к каждому блоку ячеек одинаковое количество новых ячеек, подключив их параллельно.
Внимание! Данная статья не является инструкцией к действию. Автор лишь делится собственным опытом. Вся ответственность за повторение действий, описанных в статье, лежит на Вас. Будьте благоразумны и не приступайте к подобным работам, не имея соответствующей квалификации и опыта.
Предварительно необходимо убедиться в том, что напряжение на всех блоках и новых ячейках одинаковое, а перед началом работ не забыть отключить балансировочный разъём от BMS.
То есть при ёмкости одной ячейки 3 Ач, ёмкость всей батареи увеличится с 12 Ач до 18 Ач, то есть в полтора раза.
Однако такое решение подходит далеко не всегда, из-за ограниченного места в корпусе аккумулятора. Более простым способом увеличить запас хода может быть приобретение второго аккумулятора.
Вторая батарея на электровелосипед
Если в одной из батарей начнут выходить из строя некоторые ячейки (переходить в замкнутое состояние), напряжение от исправной батареи будет делиться между оставшимися ячейками первой батареи, и они будут перезаряжаться (будет превышен порог максимального напряжения 4,2 В), что довольно опасно. Тогда в лучшем случае можно остаться с двумя неисправными батареями, а то и вовсе вызвать пожар.
Более разумным вариантом будет поочерёдное использование батарей. То есть вы заряжаете обе батареи и сначала едете на одной, а когда она разрядилась, отключаете её, подключаете другую и продолжаете движение. В этом случае батареи будут работать независимо друг от друга, и неисправность одной никак не повлияет на другую.
Снизилась ёмкость литий-ионного аккумулятора
Теперь рассмотрим случай, когда батарея потеряла ёмкость в процессе эксплуатации. Это происходит, как правило, по двум основным причинам.
Тогда эта ячейка зарядится первой и BMS остановит процесс заряда, хотя остальные ячейки заряжены не полностью, то есть аккумулятор не сможет зарядиться до своего максимального напряжения и выдать полную ёмкость на разряде. В таком случае потребуется балансировка, но об этом чуть ниже.
Если ячейки до сборки батареи, или уже в составе батареи, хранились в течение нескольких лет, естественные деградационные процессы, скорость которых зависит, в том числе, от условий и температуры хранения, приводят к постепенному возрастанию внутреннего сопротивления.
Если же батарея эксплуатировалась с превышением нагрузок, на которые она рассчитана, то она перегревалась, и деградация ячеек шла ускоренными темпами, в результате чего также возросло внутреннее сопротивление ячеек и аккумулятора в целом.
Чем выше внутреннее сопротивление батареи, тем хуже она отдаёт ток, и тем больше просадка напряжения при подключении нагрузки. А значит, BMS будет прерывать процесс заряда и разряда раньше, то есть ёмкость батареи снизится.
Отличие bms balanced от enhanced
В наш современный век всеобщей популяризации литиевых батарей любой, даже простой пользователь бытовых устройств, должен хотя-бы примерно представлять их функционирование и факторы риска при их эксплуатации. Среди произошедших несчастных случаев с аккумуляторами (например, электронных сигарет) лишь небольшой процент обязан производственному браку, чаще всего неисправности возникают в результате неправильной эксплуатации.
В нашей статье мы рассмотрим новейшие технологии, которые призваны защитить литиевые аккумуляторы, а также расскажем, почему они так важны.
Из теории литиевых аккумуляторов можно узнать, что им противопоказан перезаряд, переразряд или разряд слишком большими токами, а также короткие замыкания. При переразряде, в аккумуляторе образуются металлические связи между катодом и анодом, которые приводят к короткому замыканию при зарядке аккумулятора, что может привести к порче не только элементов питания, но и зарядного устройства. Перезаряд же (набор аккумулятором напряжения больше разрешенного) почти сразу ведёт к возгоранию, а зачастую даже к взрыву.
Для горения литиевых аккумуляторов не нужен кислород — оно происходит анаэробно, поэтому стандартные методы тушения не подходят; также, при реакции лития с водой выделяется еще и горючий газ водород, который только ухудшает ситуацию. Разряд высокими токами приводит к вздутию аккумулятора, а если нарушается целостность оболочки — происходит реакция лития с водяными парами в воздухе, что само по себе способно спровоцировать возгорание.
Всё это отнюдь не перечёркивает явные преимущества аккумуляторов, среди них:
Незначительное снижение напряжения в процессе разряда накладывает некоторые обязанности на пользователя. Нельзя допустить превышения максимального напряжения (4.25 В), снижение напряжения ниже минимального (2.75 В), а также превышения рабочего тока, который отличается для каждой модели. И в этом хитром деле нам помогут специальные устройства — BMS-контроллеры!
Что такое BMS?
В переводе с английского, BMS (Battery Management System) — система управления батареей. Понятие слишком широкое, поэтому оно описывает почти все устройства, так или иначе обеспечивающие корректную работу аккумуляторов в данном устройстве, начиная с простых плат защиты или балансировки, заканчивая сложными микроконтроллерными устройствами, подсчитывающими ток разряда и количество циклов заряда (например, как в батареях ноутбуков). Мы не будем рассматривать сложные устройства — как правило, они специфичны и не предназначаются для рядового радиолюбителя, а выпускаются только под заказ для крупных производителей устройств.
То, что продаётся повсеместно, условно можно разделить на четыре категории:
Чем функциональней и разветвлённей защита — тем больше ресурс работы вашего аккумулятора.
Принцип работы BMS-контроллеров
Давайте посмотрим, по какому принципу BMS системы выполняют своё предназначение.
Структурно на плате можно выделить:
Рассмотри подробнее работу каждой из защит.
Защита по току (от короткого замыкания / превышения допустимого тока)
Существует множество вариантов узнать, какой ток течёт по линии. Самый распространённый — шунт (измерение падения напряжения на резисторе с низким сопротивлением и большой мощностью), но он требует большой точности измерений и весьма громоздкий. Метод с измерением на основе эффекта Холла лишён этих недостатков, но стоит дороже, поэтому самый распространённый метод определения КЗ на линии — измерение напряжения, которое проседает практически до нуля в режиме КЗ.
Современные контроллеры позволяют сделать это в очень короткий промежуток времени, за который ущерб не нанесётся ни подключенному устройству, ни самому аккумулятору. Но защита по току может функционировать и на шунте — ведь в случае BMS тут не нужно точное измерение, важен лишь переход падения напряжения через определённый порог. Как только событие наступает, контроллер сразу же отключает нагрузку при помощи транзисторов.
Защита по напряжению (от перезаряда или переразряда)
С этой защитой разобраться попроще, так как измерение напряжения легко можно сделать, используя аналогово-цифровой преобразователь. Но и тут есть некая специфика — стоит отметить, что если контроллер защищает большую сборку из последовательно соединённых аккумуляторов, то обычно он меряет напряжение каждой банки персонально, так как ввиду мельчайших различий в элементах они имеют мельчайшие же различия по ёмкости, что выливается в неравномерный разряд и возможность высадить «в ноль» отдельный элемент.
Некоторые системы не подключают нагрузку, не дождавшись дозаряда аккумулятора до определённого напряжения после срабатывания триггера по переразряду, то есть недостаточно подзарядить элемент пару минут, чтобы он поработал ещё хоть малое время — обычно необходимо зарядить до номинального напряжения (3.6 — 4.2В, в зависимости от типа аккумулятора).
Защита по температуре
Редко встречается в современных устройствах, но не зря большинство аккумуляторов для телефонов оборудовано третьим контактом — это и есть вывод терморезистора (резистора, имеющего чёткую зависимость сопротивления от окружающей температуры). Обычно перегрев не наступает сам собой и раньше успевают сработать другие виды защиты — например, перегрев может быть вызван коротким замыканием.
Алгоритм работы заряда батарей
Зарядка литиевых аккумуляторов происходит в 2 этапа: CC (constant current, постоянный ток) и CV (constantvoltage, постоянное напряжение). В течение первого этапа зарядное устройство постепенно поднимает напряжение таким образом, чтобы заряжаемый элемент брал заданный ток (обычное рекомендованное значение равно 1 ёмкости аккумулятора). Когда напряжение достигает 4В, зарядка переходит на второй этап и поддерживает напряжение 4.2В на батарее.
Когда элемент практически перестанет брать ток, он считается заряженным. На практике, алгоритм можно реализовать и при помощи обычного лабораторного блока питания, но зачем, если есть специализированные микросхемы, заранее «заточенные» под выполнение этой последовательности действий, например, самая известная из них — TP4056, способна заряжать током до 1А.
Что такое балансировка?
Напоследок мы оставили самую интересную функцию BMS — функцию балансировки элементов многобаночного аккумулятора.
Итак, что же такое балансировка? Сам процесс её подразумевает выравнивание напряжений на элементах батареи, соединённых последовательно для повышения общего напряжения сборки. Из-за небольших отличиях в ёмкости батарей они заряжаются за немного разное время, и когда одна банка может уже достигнуть апогея зарядки, остальные могут ещё недобрать заряд.
При разряде такой сборки большими токами наиболее заряженные элементы по закону Ома возьмут на себя больший ток (при равном сопротивлении ток будет зависеть от напряжения, которое находится в знаменателе формулы), что вызовет их ускоренный износ и может вывести элемент из строя. Для того, чтобы избежать этой проблемы, применяют аккумуляторные балансиры — специальные устройства, выравнивающие напряжения на банках до одного уровня.
Активные и пассивные балансиры
Активные балансиры производят балансировку уже при зарядке — зарядив одну банку сборки, они отключают её от питания, продолжая заряжать вторую. Как яркий пример такого устройства — популярное среди моделистов ЗУ Imax B6, в режиме Balance оно сразу проверяет напряжения индивидуально на каждой банке и справляется с этим на отлично.
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 счёт применения аналоговых комплектующих (и более дешёвыми, так как не содержат сложных микросхем).
Рассмотрим некоторые примеры готовых плат BMS:
BMS 1S — плата защиты для 1 АКБ
BMS 6S — защита и балансировка для 6 АКБ
BMS 6S — плата защиты для сборки из 6 АКБ
BMS 8S — балансир для сборки из 8 АКБ
BMS 7S — балансир для сборки из 7 АКБ
BMS 6S — балансир для сборки из 6 АКБ
BMS 5S — балансир для сборки из 5 АКБ
BMS 4S — балансир для сборки из 4 АКБ с током до 70А
BMS 3S — плата защиты для сборки из 3 АКБ
Заключение
Итак, в завершение хочется сказать, что под каждую задачу на современном рынке можно найти такую плату менеджмента заряда аккумуляторов, которая удовлетворит Ваши потребности и надёжно защитит устройство и сами аккумуляторы.
Не стоит недооценивать важность техники безопасности, и если в небольших устройствах с низкими токами потребления защита является правилом хорошего тона, то для высокотоковых проектов она практически панацея, способная спасти даже жизнь в непредвиденной ситуации.
Творите, а магазин Вольтик.ру всегда предоставит возможность выбрать и купить нужные Вам компоненты!
Самые популярные материалы в блоге
Вольтик — это слаженная команда амбициозных и заядлых инженеров. Мы создали этот проект с целью вовлечения вас, талантливых и начинающих профессионалов, в увлекательный мир мейкерской микроэлектроники!
Выбор платы BMS
BMS расшифровывается как battery management system — в переводе «система управления батареи». Без этого устройства практически нельзя обойтись в эксплуатации литиевых аккумуляторов, так как оно защищает батарею и продлевает её срок службы. В этой статье мы разберём, зачем нужна BMS, какими они бывают, как подобрать конкретную плату под свои задачи по функционалу.
Функции BMS
Каждый аккумулятор рассчитан на определенную нагрузку и имеет свой конкретный свой диапазон рабочего напряжения. К примеру, литий-ионные батареи работают с напряжением 2,7-4.2V на параллель. Есть батареи из всего одной параллели, в конструкции других АКБ несколько параллелей соединены последовательным способом.
Например, батарея Li-ion с номиналом напряжения 11,1 Вольт будет представлять собой 3 параллели (3S). Рабочее напряжение АКБ получим, сложив значения напряжения всех параллелей: от 8,1 до 12,6 Вольт. Если при работе напряжение всей батареи или одной параллели выйдет за свой максимальный предел, в батарее начнется необратимый процесс деградации и существенно снизится емкость батареи, её длительность эксплуатации.
Худший случай — полный выход батареи из строя и даже риск самовоспламенения. Чтобы этого не произошло, за параметрами работы АКБ следит плата BMS. В её функции входит:
Если величина тока выходит за предел значений, плата управления ненадолго размыкает цепь.
При работе аккумулятора выделяется тепло, но чрезмерный нагрев оказывает негативное влияние. Если батарея нагревается горячее 80-90℃, появляется риск самовозгорания. О пожароопасности аккумуляторов мы подробно писали в этом материале. BMS измеряет датчиками температуру и при 60℃ размыкает на некоторое время цепь до тех пор, пока АКБ не остынет до нормального рабочего уровня.
Чтобы батарея стабильно обеспечивала технику энергией, на всех её параллелях напряжение должно быть одинаковым. BMS не даёт какой-либо одной параллели перезарядиться и обгонять другие ветви. Если бы этой функции не было, то АКБ невозможно было бы зарядить полностью, и тогда заявленную ёмкость отдавать в полной мере она не сможет. Балансировка выравнивает напряжение на всех параллелях и обеспечивает корректную работу батареи.
Виды BMS
В широком смысле BMS определяет сразу несколько разновидностей устройств, предназначенных для нормальной работы аккумуляторов:
Именно комплексный вариант — самый распространенный. Они объединяют в себе функционал защиты от замыкания, защиты по току и напряжению, оснащены температурным датчиком, устанавливают баланс токами небольшой величины (до 50-100 мА, этого достаточно для батареи качественной сборки).
Платы BMS могут быть:
Продвинутый вариант: Smart BMS
В платах Smart встроено сразу несколько температурных датчиков, что позволяет более тонко контролировать температурные изменения в батарее. К таким платам можно подключить специальный дисплей для отображения всей важной информации о работе и состоянии АКБ. Smart BMS поддерживает bluetooth и организует управление через приложение на смартфоне с широким функционалом:
Балансиры
Зачем нужны балансиры, мы уже описывали в этой статье. BMS-балансиры различаются активные и пассивные.
Активный балансир вмешивается в работу аккумулятора в процессе зарядки: восполнив энергию в одной параллели сборки, он отключает её от питания и продолжает заряд другой.
Пассивные балансиры малыми токами через резисторы уравнивают напряжение, снижая его на элементах до одинакового значения. Основное преимущество в том, что пассивный балансир не нуждается во внешнем питании, а также их аналоговые комплектующие дают лучшую точность.
Пошаговый выбор BMS для АКБ
Вы можете проконсультироваться у менеджеров нашего интернет-магазина, мы поможем подобрать плату BMS.
BMS, балансировка. Спасаем электросамокат от взрыва. Часть 2.
ПРИНЦИП РАБОТЫ BMS-КОНТРОЛЛЕРОВ
Давайте посмотрим, по какому принципу BMS системы выполняют своё предназначение.
Структурно на плате можно выделить:
Рассмотрим подробнее работу каждой из защит.
ЗАЩИТА ПО ТОКУ (ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ / ПРЕВЫШЕНИЯ ДОПУСТИМОГО ТОКА)
Существует множество вариантов узнать, какой ток течёт по линии. Самый распространённый — шунт (измерение падения напряжения на резисторе с низким сопротивлением и большой мощностью), но он требует большой точности измерений и весьма громоздкий. Метод с измерением на основе эффекта Холла лишён этих недостатков, но стоит дороже, поэтому самый распространённый метод определения КЗ на линии — измерение напряжения, которое проседает практически до нуля в режиме КЗ. Современные контроллеры позволяют сделать это в очень короткий промежуток времени, за который ущерб не нанесётся ни подключенному устройству, ни самому аккумулятору. Но защита по току может функционировать и на шунте — ведь в случае BMS тут не нужно точное измерение, важен лишь переход падения напряжения через определённый порог. Как только событие наступает, контроллер сразу же отключает нагрузку при помощи транзисторов.
Выбрать электросамокат с качественным аккумулятором можно на Rusamokat.ru
ЗАЩИТА ПО НАПРЯЖЕНИЮ (ОТ ПЕРЕЗАРЯДА ИЛИ ПЕРЕРАЗРЯДА)
С этой защитой разобраться попроще, так как измерение напряжения легко можно сделать, используя аналогово-цифровой преобразователь. Но и тут есть некая специфика — стоит отметить, что если контроллер защищает большую сборку из последовательно соединённых аккумуляторов, то обычно он меряет напряжение каждой банки персонально, так как ввиду мельчайших различий в элементах они имеют мельчайшие же различия по ёмкости, что выливается в неравномерный разряд и возможность высадить «в ноль» отдельный элемент.Некоторые системы не подключают нагрузку, не дождавшись дозаряда аккумулятора до определённого напряжения после срабатывания триггера по переразряду, то есть недостаточно подзарядить элемент пару минут, чтобы он поработал ещё хоть малое время — обычно необходимо зарядить до номинального напряжения (3.6 — 4.2В, в зависимости от типа аккумулятора).
ЗАЩИТА ПО ТЕМПЕРАТУРЕ
Редко встречается в современных устройствах, но не зря большинство аккумуляторов для телефонов оборудовано третьим контактом — это и есть вывод терморезистора (резистора, имеющего чёткую зависимость сопротивления от окружающей температуры). Обычно перегрев не наступает сам собой и раньше успевают сработать другие виды защиты — например, перегрев может быть вызван коротким замыканием.
АЛГОРИТМ РАБОТЫ ЗАРЯДА БАТАРЕЙ
Зарядка литиевых аккумуляторов происходит в 2 этапа: CC (constant current, постоянный ток) и CV (constantvoltage, постоянное напряжение). В течение первого этапа зарядное устройство постепенно поднимает напряжение таким образом, чтобы заряжаемый элемент брал заданный ток (обычное рекомендованное значение равно 1 ёмкости аккумулятора). Когда напряжение достигает 4В, зарядка переходит на второй этап и поддерживает напряжение 4.2В на батарее. Когда элемент практически перестанет брать ток, он считается заряженным. На практике, алгоритм можно реализовать и при помощи обычного лабораторного блока питания, но зачем, если есть специализированные микросхемы, заранее «заточенные» под выполнение этой последовательности действий, например, самая известная из них — TP4056, способна заряжать током до 1А.
ЧТО ТАКОЕ БАЛАНСИРОВКА?
Напоследок мы оставили самую интересную функцию BMS — функцию балансировки элементов многобаночного аккумулятора, которыми как раз и комплектуются электросамокаты.
Итак, что же такое балансировка?
Сам процесс её подразумевает выравнивание напряжений на элементах батареи, соединённых последовательно для повышения общего напряжения сборки. Из-за небольших отличиях в ёмкости батарей они заряжаются за немного разное время, и когда одна банка может уже достигнуть апогея зарядки, остальные могут ещё недобрать заряд.При разряде такой сборки большими токами наиболее заряженные элементы по закону Ома возьмут на себя больший ток (при равном сопротивлении ток будет зависеть от напряжения, которое находится в знаменателе формулы), что вызовет их ускоренный износ и может вывести элемент из строя. Для того, чтобы избежать этой проблемы, применяют аккумуляторные балансиры — специальные устройства, выравнивающие напряжения на банках до одного уровня.
АКТИВНЫЕ И ПАССИВНЫЕ БАЛАНСИРЫ
Активные балансиры производят балансировку уже при зарядке — зарядив одну банку сборки, они отключают её от питания, продолжая заряжать вторую. Как яркий пример такого устройства — популярное среди моделистов ЗУ Imax B6, в режиме Balance оно сразу проверяет напряжения индивидуально на каждой банке и справляется с этим на отлично.
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 счёт применения аналоговых комплектующих (и более дешёвыми, так как не содержат сложных микросхем).
В завершении скажем, что производителями BMS — плат в большинстве случаев разрабатываются и мобильные приложения для оперативного отслеживания состояния аккумулятора.
На самом деле, платы bms стоят везде, в любых самокатах и гироскутерах, на любом электротранспорте. Но! Везде стоят очень урезанные по функционалу платы, в которых нет функции балансировки (а это очень важно для предотвращения разбега уровня заряда в параллелях и последующего сокращения общей емкости батареи).
Но штатная бмс выполняет только базовые функции, а именно:
1. Отключение всей батареи от зарядки при полном заряде хотя бы одного из элементов (параллелей);
2. Отключение батареи при разряде, если напряжение на одной из параллелей упало ниже критического значения (обычно это 3В, но некоторые платы отключают при 3.2-3.3, а некоторые при 2.7).
3. Отключение батареи в случае короткого замыкания.
Вот, собственно, и всё, что делают все штатные платы BMS.
Если эта статья оказалась для вас полезной, не стесняйтесь поставить лайк и поделиться с друзьями в соцсетях.