A LiFePO4 BMS (akumulatora pārvaldības sistēma)ir elektroniskā shēmas plate, kas uzrauga, aizsargā un balansē litija dzelzs fosfāta (LiFePO4) akumulatoru bloku. Tā atrodas starp akumulatora elementiem un pārējo elektrisko sistēmu, pastāvīgi mērot spriegumu, strāvu un temperatūru, lai katrs elements darbotos drošā diapazonā.

Bez ēkas vadības sistēmas (BMS) LiFePO4 akumulatoram nav iebūvētas aizsardzības pret pārlādēšanu, pārlādēšanu, īsslēgumiem vai šūnu nelīdzsvarotību — jebkurš no tiem var saīsināt akumulatora kalpošanas laiku vai sliktākajā gadījumā radīt drošības apdraudējumu. Tāpēc lielākā daļa komerciāli pārdoto LiFePO4 akumulatoru, kas paredzēti saules enerģijas uzglabāšanai, elektrotransportlīdzekļiem, jūras transportam, kemperiem vai rezerves barošanas avotiem, tiek piegādāti ar īpašu ēkas vadības sistēmu (BMS), nevis tikai paļaujas uz lādētāju vai invertoru.

Kāpēc LiFePO4 akumulatoriem ir nepieciešama BMS sistēma?

LiFePO4 šūnas pēc savas būtības ir termiski stabilākas nekā citas litija ķīmiskās vielas, piemēram, NCM (niķeļa kobalta mangāns) vai NCA (niķeļa kobalta alumīnijs), kas ir plaši izmantota izvēle stacionārai uzglabāšanai un daudzām mobilitātes lietojumprogrammām. Taču "stabilāka" nenozīmē, ka "nav nepieciešama pārvaldība". Daudzšūnu LiFePO4 bloks joprojām saskaras ar trim atkārtotām problēmām, kuru risināšanai ir īpaši izstrādāta BMS:

• Šūnas sprieguma nobīde.Pat vienas ražošanas partijas elementi nenoveco identiski. Simtiem ciklu laikā nelielas ražošanas atšķirības veido nozīmīgas sprieguma atšķirības starp elementiem — tieši šīs problēmas novēršanai ir paredzēta balansēšanas shēma.
• Plakana izlādes līkne.LiFePO4 ir ievērojami plakana sprieguma līkne lielākajā daļā tā uzlādes stāvokļa, kas apgrūtina atlikušās kapacitātes novērtēšanu tikai pēc sprieguma. BMS ar Kulona skaitīšanu — kas izseko precīzu strāvas daudzumu, kas plūst uz akumulatoru un no tā laika gaitā, nevis novērtē tikai pēc sprieguma — sniedz precīzāku uzlādes stāvokļa rādījumu.
• Šaurs drošas darbības logs galējos punktos.LiFePO4 šūnas ir iedarbīgas to uzlādes diapazona vidū, taču tām joprojām ir nepieciešama stingra jaudas samazināšana pilnas uzlādes un dziļas izlādes laikā, lai izvairītos no ilgstoša jaudas zuduma.

No kā LiFePO4 BMS patiesībā aizsargā?

Pareizi norādīta litija akumulatoru bloku BMS sistēma veic šādas aizsardzības funkcijas:

1. Pārlādes aizsardzība— atvieno uzlādi, tiklīdz jebkura šūna sasniedz augšējo sprieguma robežu
2. Aizsardzība pret pārlādēšanu— atvieno slodzi, pirms šūnas spriegums nokrītas tik zemu, ka var radīt neatgriezeniskus bojājumus
3. Pārslodzes/īsslēguma aizsardzība— pārtrauc ķēdi, ja strāva pārsniedz nominālo slieksni
4. Aizsardzība pret pārkaršanu— aptur uzlādi vai izlādi ārpus droša temperatūras loga
5. Šūnu līdzsvarošana— izlīdzina spriegumu visās virknes elementos, vai nu pasīvi, vai aktīvi

Aktīvā balansēšana pret pasīvo balansēšanu LiFePO4 BMS sistēmā

Pasīvā balansēšanacaur rezistoru novada lieko enerģiju no augstāka sprieguma elementiem kā siltumu, līdz pārējā akumulatora daļa to panāk. Tas ir vienkārši, lēti un piemēroti mazākiem akumulatoriem vai lietojumiem, kuros uzlādes cikli ir reti.

Aktīva balansēšanapārnes enerģiju no augstāka sprieguma elementiem uz zemāka sprieguma elementiem, nevis izkliedē to kā siltumu. Tas ir efektīvāks, rada mazāk siltuma zudumu un parasti nodrošina ātrāku balansēšanu un labāku akumulatora ilgtermiņa stāvokli, kas kļūst arvien svarīgāks, palielinoties akumulatora izmēram, šūnu skaitam un cikla biežumam (lieli ESS akumulatori, ikdienas cikliski ciklēti saules enerģijas akumulatori, lielas ietilpības EV akumulatori).

Maziem, zema cikla akumulatoriem bieži vien pietiek ar pasīvo balansēšanu. Lielākām vai intensīvi cikliskām LiFePO4 sistēmām aktīvā balansēšana ir papildu izmaksu vērta.

Kā izvēlēties pareizo LiFePO4 BMS

Salīdzinot litija akumulatoru bloku BMS sistēmas, četras specifikācijas nosaka, vai tās faktiski atbilst jūsu sistēmai:

1. Šūnu skaits (S-skaits).BMS ir precīzi jāatbilst jūsu akumulatora sērijas konfigurācijai — 4S BMS 12 V akumulatoram, 8S 24 V akumulatoram, 16S 48 V akumulatoram utt. (pamatojoties uz LiFePO4 nominālo elementu spriegumu ~3,2 V). Nepareizs S skaitlis ir viens no biežākajiem BMS nesaderības cēloņiem.
2. Nepārtrauktas un maksimālās strāvas nominālvērtība.Izvēlieties BMS atbilstoši faktiskajai maksimālajai slodzei, ne tikai tipiskajai slodzei, un atstājiet rezervi — BMS, kas nepārtraukti darbojas ar absolūtās strāvas griestiem, ātrāk uzkarsīs un novecos.
3. Balansēšanas veids un balansēšanas strāva.Kā minēts iepriekš, izvēlieties starp pasīvo un aktīvo balansēšanu, pamatojoties uz iepakojuma lielumu un ciklēšanas frekvenci, un pārbaudiet balansēšanas strāvu (mA) — lielāka balansēšanas strāva nozīmē ātrāku balansēšanu lielākos iepakojumos.
4. Komunikācijas protokols.Ja BMS ir nepieciešams sazināties ar invertoru, uzraudzības lietotni vai transportlīdzekļa CAN tīklu, pirms iegādes, nevis pēc uzstādīšanas, pārliecinieties, ka tas atbalsta pareizo protokolu — parasti RS485, CAN kopni, UART vai Bluetooth.

LiFePO4 BMS pēc sprieguma: 12 V, 24 V un 48 V/51,2 V sistēmas

LiFePO4 BMS plates parasti tiek norādītas ar nominālo sistēmas spriegumu, kas atbilst noteiktam šūnu skaitam:

• 12 V sistēmas (4S):visizplatītākā konfigurācija pārnēsājamai enerģijai, nelielām saules enerģijas iekārtām un akumulatoru nomaiņai bez nepieciešamības
• 24 V sistēmas (8S):izplatīta jūras, kemperu un vidēja izmēra saules enerģijas lietojumprogrammās
• 48 V / 51,2 V sistēmas (16S):visizplatītākā sprieguma klase mājas enerģijas uzkrāšanai, lielākām saules enerģijas instalācijām un lielākajai daļai komerciālo ESS statīvu

Šūnu skaits ir atvasināts no LiFePO4 nominālā sprieguma uz vienu šūnu — 4 × 3,2 V ≈ 12,8 V, 8 × 3,2 V ≈ 25,6 V, 16 × 3,2 V ≈ 51,2 V.

Augstāka sprieguma sistēmām parasti ir jāpievērš lielāka uzmanība komunikācijas protokola atbalstam, jo ​​tās, visticamāk, tiks savienotas pārī ar invertoru vai plašāku enerģijas pārvaldības sistēmu, kurai nepieciešami reāllaika dati no BMS.

Bieži uzdotie jautājumi

Q1Vai LiFePO4 akumulatoram ir nepieciešama BMS sistēma?

Jā. Lai gan LiFePO4 ķīmija ir termiski stabilāka nekā citas litija ķīmijas, daudzšūnu blokam joprojām ir nepieciešams BMS šūnu balansēšanai, aizsardzībai pret pārlādēšanu/pārlādēšanu un precīzai uzlādes stāvokļa izsekošanai. LiFePO4 bloka darbināšana bez BMS likvidē visus šos drošības pasākumus.

Q2Kāda ir atšķirība starp LiFePO4 BMS un vispārējo litija jonu BMS?

Galvenās aizsardzības funkcijas ir līdzīgas, taču sprieguma ierobežojumi katrai ķīmiskajai reakcijai tiek iestatīti atšķirīgi — LiFePO4 sprieguma diapazons uz vienu šūnu ir zemāks nekā NCM/NMC vai NCA litija jonu šūnām. Vienai ķīmiskajai reakcijai izstrādātu BMS nedrīkst izmantot citā, nepārkonfigurējot sprieguma robežvērtības, lai tās atbilstu šūnas datu lapai.

Q3Kāda strāvas stipruma BMS man ir nepieciešams LiFePO4 akumulatoram?

Pielāgojiet BMS nepārtrauktās strāvas vērtību savas sistēmas faktiskajai maksimālajai nepārtrauktajai patēriņa vērtībai un izvēlieties modeli ar maksimuma/pārsprieguma vērtību, kas ērti sedz īslaicīgus impulsus (motora iedarbināšanu, invertora pārspriegumu utt.), neizslēdzot ierīci.

Q4Kā atiestatīt LiFePO4 BMS?

Lielākā daļa BMS iekārtu atkopjas automātiski, tiklīdz kļūmes stāvoklis ir novērsts, piemēram, kad spriegums atgriežas drošā diapazonā pēc pārlādēšanas vai pārmērīgas izlādes notikuma. Dažiem modeļiem ir nepieciešama arī manuāla uzlādes vai izlādes porta atkārtota pievienošana vai īslaicīga bloka atvienošana/atkārtota pievienošana, lai novērstu fiksētu kļūmi. Vienmēr pārbaudiet konkrētā BMS modeļa dokumentāciju, jo atiestatīšanas darbība atšķiras atkarībā no konstrukcijas.

Q5Vai viena BMS var darboties ar vairākām litija ķīmiskajām vielām?

Dažus BMS modeļus var konfigurēt dažādām ķīmiskām vielām — LiFePO4, NCM vai LTO (litija titanāts) —, izmantojot regulējamus sprieguma robežvērtības, taču tas ir pareizi jāiestata atbilstoši konkrētajai izmantotajai ķīmiskajai vielai. BMS, kas cieši savienots ar viena ķīmiskās vielas sprieguma diapazonu, nevajadzētu uzskatīt par drošu citai vielai, vispirms neapstiprinot konfigurējamību. Ne visi tirgū pieejamie modeļi to atbalsta — pārbaudiet konkrētā BMS datu lapu, nevis pieņemiet, ka pēc noklusējuma tiek atbalstītas vairākas ķīmiskās vielas.

LiFePO4 BMS izvēle jūsu projektam

Pareizā BMS sistēma (BMS) ir atkarīga no jūsu bloka sprieguma, šūnu skaita, strāvas patēriņa un tā, kā tai ir jāsazinās ar pārējo jūsu sistēmu. Dalieties ar šīm četrām detaļām, un DALY tehniskā komanda varēs ieteikt atbilstošu konfigurāciju: sistēmas spriegums/šūnu skaits (piemēram, 12 V/4 S, 24 V/8 S, 48 V/16 S), nepārtrauktās un maksimālās strāvas prasības, pielietojums (saules enerģija/ESS, jūras, RV, EV, iekrāvējs utt.) un nepieciešamais komunikācijas protokols (RS485, CAN kopne, UART, Bluetooth).

• E-pasts: dalybms@dalyelec.com
• Izpētīt pēc kategorijas: Viedā BMS sistēma · Aktīvā balansēšana BMS · Mājas noliktavas BMS · Augstas strāvas BMS · RV enerģijas uzglabāšanas BMS