🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ Технологии
Чаще всего в современном мире мы имеем дело с батарейным блоком, у которого есть плата BMS (система управления батареей или контроллер, простыми словами). С её помощью работа элементов сбалансирована и защищена от пограничных диапазонов протекания внутренних химических процессов.
⚠ Но сама по себе BMS-плата контроллера не даёт полной защиты аккумулятору — ей требуются дополнительные меры безопасности.
Обычно инженеры всегда заботятся о вопросе, без которого батарея в телефоне, электромобиле и любой другой современной электронике может быть опасна. Один из таких дополнительных инструментов в системе защиты на BMS-плате касается ограничения процесса заряда и разряда. С его помощью можно было бы предотвратить чрезмерную зарядку и чрезмерную разрядку химического элемента питания.
Как использует BMS в литий-ионном аккумуляторе пределы заряда и разряда?
В BMS-плате управления аккумулятором чаще всего есть функции отключения источника питания (зарядного устройства) и ограничения потребления тока под нагрузкой (иногда отключение нагрузки в принципе через контакторы). Иногда добавляется возможность ограничения тока от источника нагрузки (актуально в электромобилях с рекуперативным торможением).
Есть два способа, которыми BMS может запросить снижение тока аккумулятора:
- через прямое соединение
Например, замкнутый контакт, D/A-разъём, последовательный порт TTL и другие — им требуется передача по трём линиям: высокое, низкое напряжение и ограничение предела. - по стандартизированному каналу связи
Например, CAN-шина в электромобилях, последовательные каналы RS232 или SMBus — для сообщения требуется CCL (предел тока зарядки) и DCL (предела тока разряда).
Первый вариант актуален только в том случае, если устройство можно выключать мгновенно. Без канала связи плавного (постепенного) отключения можно добиться только путём дополнительного входа по ограничению тока.
Например, в электромобилях это реализуется путём соединения проводом выхода «Постепенного предела» на BMS-плате к драйверу двигателя, где выбирается меньший крутящий момент, если одна из ячеек аккумуляторной батареи приближается к минимальному напряжению.
Имея стандартизированный канал связи, BMS-плата способна постепенно выводить устройство к безопасному току, как при слишком низком напряжении, так и при слишком высоком. Например, в электромобилях снижать крутящий момент двигателя или уменьшать ток регенерации от торможения в электромобилях.
***
Если механизма управления пределами зарядки и разрядки в BMS-плате нет, то производителям приходится использовать линию «высокого напряжения» для отключения питания переменного тока от зарядного устройства через реле, а также линию «низкого напряжения» для активации контактора на отключение питания постоянного тока от контроллера источника питания.
Заметка освещает варианты ограничения заряда и разряда литий-ионных аккумуляторов и основана на исследованиях Давиде Андреа (Davide Andrea), автора книг о принципе работы и устройства BMS-контроллеров.