Одной из важных особенностей литий-ионных аккумуляторных батарей является наличие системы управления - BMS (battery management system). Свинцово-кислотная батарея просто собрана в батарею из отдельных аккумуляторов и каждый аккумулятор в ней живет "своей жизнью". BMS же следит не только за "здоровьем" каждого литий-ионного аккумулятора, но и согласует их совместную работу.
Существует 3 уровня контроля. Простейшие могут быть организованы аппаратно, но все вместе только в BMS.
Уровень первый - балансировка.
Суть этого действия выровнять все аккумуляторные ячейки по уровню напряжения. Раз напряжение одинаково - ячейки заряжены одинаково.
Есть два вида балансировки: активная и пассивная. Активная балансировка заключается в том, что ячейки с более высоким напряжением заряжают ячейки с более низким, до тех пор пока напряжение на всех не выровняется. При пассивной балансировке, каждая аккумуляторная ячейка имеет параллельное сопротивление, которое включается при достижении на ячейке нужного напряжения.
Балансировка важна потому, что при ее отсутствии самая разряженная ячейка при достижении нижнего порогового напряжения отключит всю батарею.
Уровень второй - защита от перезаряда или переразряда.
Эта система, кроме исключения перезаряда и переразряда, еще контролирует температуру во время заряда и разряда. Для LiFePO4 нижним напряжением сигнализирующем что ячейка разряжена является 2,5 вольта, а верхним - 3,6 вольта.
Существуют разные алгоритмы контроля, но основываются все на периодическом (например, 30ти секундном) опросе датчиков. Данные с датчиков сравниваются с эталонными и система понимает что делать дальше.
Уровень третий - оптимизация производительности.
Под производительностью литий-ионной батареи подразумевается работа на повышенных нагрузках. Защитные уровни позволяют батарее работать на повышенных нагрузках, при этом не сокращать общий срок жизни АКБ. Я имею в виду, что кроме постоянных нагрузок батареи могут выдерживать пиковые нагрузки, и система управления подстраивается под эти режимы например, уменьшая время опроса с 30 секунд до 15 миллисекунд.
Индикация уровня заряда-разряда.
Обычно у литий-ионной тяговой батареи имеется свой собственный индикатор уровня заряда. Это обусловлено тем что простая установка ЛИ АКБ вместо штатной свинцово-кислотной дает неверное отражение уровня заряда на приборной панели водителя. Алгоритм работы штатного индикатора "завязан" на падении напряжения на клеммах АКБ. У свинцово-кислотной можно легко вычислить остаточную емкость по напряжению. Я показывал график падения ранее. С литий-ионной сложнее напряжение на ячейке держится на уровне 3,2 вольта практически до остатка 10% ёмкости - и штатный индикатор погрузчика будет радостно показывать полный заряд! Поэтому в BMS заложен алгоритм, который отражает оставшуюся емкость в зависимости от отданного тока во время работы машины. Это простыми словами, а на самом деле существует множество алгоритмов основанных на определении остаточной емкости и разные производители систем управления используют разные методики.
Понравилась публикация - ставь большой палец вверх.