BMS-платы и балансиры

Что делает BMS-плата

BMS-плата (Battery Management System, в обиходе — бмс плата) — электронный модуль, без которого не обходится ни одна литиевая батарея из нескольких ячеек. Она следит за напряжением каждой последовательной группы, током и температурой и отключает батарею, если параметры выходят за безопасные пределы. Популярные решения — JK BMS и Daly BMS, а для простых задач подходят базовые платы защиты, например BMS 4S LiFePO4 для батареи на 12 В.

Основные функции BMS:

• защита от перезаряда и переразряда каждой ячейки;
• ограничение тока разряда и защита от короткого замыкания;
• контроль температуры через датчики NTC, запрет заряда на морозе у продвинутых моделей;
• балансировка ячеек — выравнивание напряжения в конце заряда.

Пассивная и активная балансировка

Ячейки даже одной партии со временем расходятся по напряжению. Пассивный балансир сбрасывает излишек энергии с самых заряженных ячеек в тепло через резисторы. Ток такой балансировки небольшой — обычно 30–100 мА, — поэтому он хорошо поддерживает новую батарею, но медленно исправляет заметный разбаланс в ёмких сборках.

Активный балансир для аккумуляторов переносит энергию с более заряженных ячеек на менее заряженные с током 1–2 А и выше и работает не только в конце заряда. Для батарей из ячеек LiFePO4 на 100–300 Ah это заметно продлевает ресурс. Активная балансировка бывает встроена в Smart BMS, а отдельные активные балансиры можно добавить к уже установленной плате с пассивной балансировкой.

Как подобрать BMS: число S, химия, ток

Первое — число последовательных ячеек (S) и химия: пороги напряжения у Li-ion и LiFePO4 различаются, и плату для одной химии нельзя ставить на другую без перенастройки. Универсальные Smart BMS позволяют выбрать химию в приложении.

Второе — ток. Номинальный ток BMS выбирают с запасом 20–30 % к максимальному длительному току нагрузки. Для инвертора ток считают по мощности: инвертор 3 кВт на батарее 48 В потребляет около 65–70 А, значит, нужна плата на 100 А. Для пусковых нагрузок, например стартера, существуют BMS с высоким импульсным током. Третье — тип подключения: общий порт (заряд и разряд через один вывод) или раздельные порты.

Smart BMS: Bluetooth, CAN и RS485

Умные платы показывают в приложении напряжение каждой ячейки, ток, температуру и историю срабатываний, позволяют менять пороги защиты. Для работы с гибридным инвертором важны интерфейсы CAN или RS485: по ним BMS передаёт инвертору уровень заряда и допустимые токи, а инвертор подстраивает режим зарядки. Перед покупкой проверьте, что протокол связи BMS есть в списке поддерживаемых вашим инвертором.

Если батарей несколько, используют инверторные BMS с поддержкой параллельной работы: они ограничивают уравнительные токи между батареями и объединяются в одну систему по шине связи. Обычные платы соединять параллельно напрямую не рекомендуется. Для готовых решений без сборки удобнее аккумуляторы LiFePO4 для ИБП со встроенной BMS.

Для свинцово-кислотных батарей AGM и GEL, соединённых последовательно в ИБП или солнечной системе, используют отдельные устройства — балансиры для свинцовых аккумуляторов: они выравнивают напряжение между 12-вольтовыми АКБ и продлевают срок службы всей цепочки.

Вопросы и ответы

Какая BMS нужна для батареи 12 В из ячеек LiFePO4

Плата 4S для LiFePO4 с током на 20–30 % выше максимальной нагрузки. Для подключения к инвертору выбирайте модель с термодатчиками и, при необходимости, с интерфейсом связи.

Чем JK BMS отличается от Daly

Оба бренда выпускают платы с Bluetooth и связью с инвертором. У JK BMS основная особенность — встроенный активный балансир с током до 1–2 А, у Daly большой выбор базовых плат и отдельных модулей связи и балансировки.

Нужен ли отдельный балансир, если в BMS он уже есть

Для небольших батарей хватает встроенной пассивной балансировки. Для ёмких сборок от 100 Ah с пассивной BMS отдельный активный балансир заметно ускоряет выравнивание ячеек.