A LiFePO4 BMS (Система за управление на батерии)е електронната платка, която следи, защитава и балансира литиево-железен фосфат (LiFePO4) батериен пакет. Тя се намира между клетките на батерията и останалата част от електрическата система, като постоянно измерва напрежението, тока и температурата, за да поддържа всяка клетка да работи в безопасен диапазон.

Без BMS (система за управление на сградата), LiFePO4 пакетът няма вградена защита срещу презареждане, презареждане, късо съединение или дисбаланс на клетките - всяко от които може да съкрати живота на пакета или, в най-лошия случай, да създаде риск за безопасността. Ето защо по-голямата част от продаваните в търговската мрежа LiFePO4 пакети за съхранение на слънчева енергия, електрически превозни средства, морска употреба, кемпери или резервно захранване се доставят със специален BMS, вместо да разчитат само на зарядното устройство или инвертора.

Защо LiFePO4 батериите се нуждаят специално от BMS

LiFePO4 клетките са по своята същност по-термично стабилни от други литиеви химикали, като NCM (никел-кобалт-манган) или NCA (никел-кобалт-алуминий), които са широко използван избор за стационарно съхранение и много мобилни приложения. Но „по-стабилни“ не означава „не е необходимо управление“. Многоклетъчен LiFePO4 пакет все още се сблъсква с три повтарящи се проблема, за чието решаване е специално проектирана системата за управление на сградата (BMS):

• Дрейф на напрежението на клетката.Дори клетките от една и съща производствена партида не стареят по еднакъв начин. В продължение на стотици цикли, малките производствени разлики се натрупват в значителни разлики в напрежението между клетките – точно тази схема за балансиране на проблема е проектирана да коригира.
• Крива на плоския разряд.LiFePO4 батерията има забележително плоска крива на напрежението в по-голямата част от състоянието си на зареждане, което затруднява оценката на оставащия капацитет само по напрежение. BMS с кулоново броене – проследяване на точното количество ток, влизащ и излизащ от батерията с течение на времето, вместо оценка само по напрежение – дава по-точно отчитане на състоянието на зареждане.
• Тесен прозорец за безопасна работа в крайните случаи.LiFePO4 клетките са по-толерантни в средата на диапазона на зареждане, но все пак се нуждаят от твърдо прекъсване при пълно зареждане и дълбоко разреждане, за да се избегне дългосрочна загуба на капацитет.

От какво всъщност предпазва LiFePO4 BMS?

Правилно специфицирана система за управление на сградата (BMS) за литиеви батерии изпълнява следните защитни функции:

1. Защита от презареждане— прекъсва зареждането, след като някоя от клетките достигне горната си граница на напрежение
2. Защита от преразреждане— прекъсва натоварването, преди напрежението на клетката да падне достатъчно ниско, за да причини трайни повреди
3. Защита от свръхток / късо съединение— прекъсва веригата, ако токът надвиши номиналния праг
4. Защита от прегряване— спира зареждането или разреждането извън безопасния температурен прозорец
5. Балансиране на клетките— изравнява напрежението във всички клетки в последователната верига, пасивно или активно

Активно балансиране срещу пасивно балансиране в LiFePO4 BMS

Пасивно балансиранеОтвежда излишната енергия от клетките с по-високо напрежение като топлина през резистор, докато останалата част от батерията не я настигне. Това е просто, евтино и подходящо за по-малки батерия или приложения, където циклите на зареждане са редки.

Активно балансиранепрехвърля енергия от клетки с по-високо напрежение към клетки с по-ниско напрежение, вместо да я разсейва като топлина. Това е по-ефективно, генерира по-малко отпадна топлина и обикновено води до по-бързо балансиране и по-добро дългосрочно състояние на батерията – което е по-важно с увеличаване на размера на батерията, броя на клетките и честотата на циклите (големи ESS батерия, ежедневно зареждани соларни системи, електрически батерии с висок капацитет).

За малки, нискоциклични батерии, пасивното балансиране често е достатъчно. За по-големи или силно циклични LiFePO4 системи, активното балансиране си заслужава допълнителните разходи.

Как да изберем правилната LiFePO4 система за управление на сградата (BMS)

Когато сравнявате BMS за литиеви батерии, четири спецификации определят дали тя действително ще е съвместима с вашата система:

1. Брой клетки (S-брой).Системата за управление на сградата (BMS) трябва да съответства точно на серийната конфигурация на вашата батерия — 4S BMS за 12V батерия, 8S за 24V, 16S за 48V и т.н. (въз основа на номиналното напрежение на клетката на LiFePO4 ~3.2V). Неправилният S-брой е една от най-честите причини за несъвместимост на BMS.
2. Непрекъснат и пиков ток.Оразмерете BMS според действителното ви максимално потребление, не само според типичното потребление, и оставете място за височина — BMS, работеща непрекъснато на абсолютния си таван на ток, ще се прегрее и ще се износи по-бързо.
3. Вид балансиране и балансиращ ток.Както е описано по-горе, изберете между пасивно и активно балансиране въз основа на размера на пакета и честотата на циклиране и проверете балансиращия ток (mA) - по-високият балансиращ ток означава по-бързо изравняване при по-големи пакети.
4. Комуникационен протокол.Ако BMS системата трябва да комуникира с инвертор, приложение за наблюдение или CAN мрежата на превозното средство, уверете се, че поддържа правилния протокол — обикновено RS485, CAN шина, UART или Bluetooth — преди покупката, а не след инсталирането.

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

LiFePO4 BMS платките обикновено се определят по номинално системно напрежение, което съответства на специфичен брой клетки:

• 12V системи (4S):най-често срещаната конфигурация за преносимо захранване, малки слънчеви инсталации и подмяна на батерии
• 24V системи (8S):често срещани в морски, кемперски и средно големи соларни приложения
• Системи 48V / 51.2V (16S):най-често срещаният клас на напрежение за съхранение на енергия в дома, по-големи слънчеви инсталации и повечето търговски ESS стелажи

Броят на клетките се определя от номиналното напрежение на LiFePO4 ~3.2V на клетка — 4 × 3.2V ≈ 12.8V, 8 × 3.2V ≈ 25.6V, 16 × 3.2V ≈ 51.2V.

Системите с по-високо напрежение обикновено изискват повече внимание към поддръжката на комуникационни протоколи, тъй като е по-вероятно да бъдат сдвоени с инвертор или по-широка система за управление на енергията, която се нуждае от данни в реално време от BMS.

Често задавани въпроси

Q1Нуждае ли се LiFePO4 батерия от BMS?

Да. Въпреки че LiFePO4 съставът е по-термично стабилен от другите литиеви съставки, многоклетъчните батерии все пак се нуждаят от система за управление на заряда (BMS) за балансиране на клетките, защита от презареждане/преразреждане и точно проследяване на състоянието на зареждане. Използването на LiFePO4 батерия без BMS премахва всички тези предпазни мерки.

Q2Каква е разликата между LiFePO4 BMS и обикновена литиево-йонна BMS?

Функциите за защита на ядрото са сходни, но прекъсванията на напрежението са зададени различно за всяка химия — диапазонът на напрежение на клетка при LiFePO4 е по-нисък от този на литиево-йонните клетки NCM/NMC или NCA. Система за управление на сградата (BMS), изградена за една химия, не трябва да се използва в състояние, в което е, с друга, без да се преконфигурират праговете на напрежение, за да съответстват на информационния лист на клетката.

Q3Какъв ампераж на BMS ми е необходим за LiFePO4 батерия?

Съобразете номиналния ток на системата за управление на сградата (BMS) с действителния максимален ток на вашата система и изберете модел с номинален ток за пикове/пренапрежения, който удобно покрива моментни пикове (стартиране на двигателя, пренапрежение на инвертора и др.) без изключване.

Q4Как да рестартирам LiFePO4 BMS?

Повечето BMS устройства се възстановяват автоматично, след като повредата отшуми - например, след като напрежението се върне в безопасен диапазон след събитие на презареждане или презареждане. Някои модели изискват и ръчно повторно свързване на порта за зареждане или разреждане или кратко изключване/повторно свързване на батерията, за да се отстрани задържана повреда. Винаги проверявайте документацията на конкретния BMS модел, тъй като поведението при нулиране варира в зависимост от дизайна.

Q5Може ли една BMS да работи с множество литиеви химикали?

Някои модели на BMS (система за управление на сградата) са конфигурируеми за различни химични съставки — LiFePO4, NCM или LTO (литиев титанат) — чрез регулируеми прагове на напрежение, но това трябва да бъде настроено правилно за конкретната използвана химическа съставка. BMS, фиксирано свързана за диапазона на напрежение на една химическа съставка, не бива да се приема за безопасна за друга, без първо да се потвърди конфигурируемостта. Не всеки модел на пазара поддържа това — проверете информационния лист на конкретната BMS, вместо да приемате по подразбиране поддръжка за множество химични съставки.

Избор на LiFePO4 BMS за вашия проект

Подходящата система за управление на сградата (BMS) зависи от напрежението на вашата батерия, броя на клетките, консумирания ток и как тя трябва да комуникира с останалата част от системата. Споделете тези четири детайла и техническият екип на DALY може да препоръча съответстваща конфигурация: системно напрежение/брой клетки (напр. 12V/4S, 24V/8S, 48V/16S), изисквания за непрекъснат и пиков ток, приложение (соларни/ESS, морски, кемпери, електрически автомобили, мотокари и др.) и необходим комуникационен протокол (RS485, CAN bus, UART, Bluetooth).

• Имейл: dalybms@dalyelec.com
• Разгледайте по категория: Интелигентна система за управление на сградата (BMS) · Активно балансиране на BMS · Система за управление на домашното съхранение · BMS с висок ток · Система за управление на сградата за съхранение на енергия за кемпери