В качестве средства защиты большинству систем литиевых батарей практически любого напряжения требуется система управления батареями (BMS) для поддержания условий работы элементов в установленных пределах. Они могут варьироваться по сложности: от простой балансировки ячеек до мониторинга напряжения ячеек; температура и ток ячейки; и с помощью полупроводниковых переключателей или реле отключает аккумуляторную батарею от ИБП, если какая-либо из контролируемых переменных превышает рабочие пределы.

При подключении системы литиевых батарей к ИБП очень важно знать и понимать пределы, при которых BMS отключит батарею. Многие системы BMS предупреждают, если условия эксплуатации приближаются к этим пределам, прежде чем предпринимать какие-либо действия. Таким образом можно предпринять некоторые действия, чтобы избежать отключения батареи от ИБП. BMS, как правило, не будет повторно подключать батарею до тех пор, пока не будут устранены условия, вызвавшие данное действие. Вторая причина, по которой необходимо хорошо понимать ограничения, — это убедиться, что ИБП при нормальной работе не превысит их. Проверка того, что ИБП не превысит пределы, является хорошей практикой и хорошей разработкой системы.

Рисунок 1

Ниже приводится краткое описание функций, содержащихся в типичной BMS.

Балансировка ячеек. Целью балансировки ячеек является поддержание напряжения на клеммах каждой ячейки или группы параллельных ячеек в последовательной цепочке примерно равным. Поскольку напряжение элемента имеет некоторую связь с емкостью, в случае лития, поддержание их равных будет способствовать поддержанию равной емкости каждого элемента. Это позволит предотвратить чрезмерную разрядку более слабых элементов с меньшей емкостью. Аналогично, элементы с более высокой емкостью не будут перезаряжены. Важность балансировки ячеек можно увидеть на рисунке 1. Здесь показан цикл разрядки и зарядки двух блоков LFP, содержащих 12 ячеек последовательно и 3 параллельно.

На графиках разряда обратите внимание, что напряжение некоторых элементов в блоке без балансировки упало ниже минимального предела 2,0 В ближе к концу разряда. Это чрезмерная разрядка, которая начала происходить только после восьмого цикла. В блоке с балансировкой ячеек напряжение снизилось до 2,5 В для большинства ячеек, причем в одной до окончания разряда напряжение достигло 2,3 В. Все ячейки существенно превышают предел в 2 В.

Во время зарядки, после восьмого разряда, обратите внимание на разброс напряжений элементов, составляющий примерно 0,59 В для аккумулятора без балансировки элементов. Один элемент почти достиг предела плавающего напряжения 4,0 В. Выше этого предела происходит перезаряд. В пакете, содержащем балансировку ячеек, ячейки плотно сгруппированы вокруг плавающего напряжения 3,65 В.

Функция измерения: Напряжение ячейки, как показано на рисунке 1, является одной из них. Цель этого измерения — убедиться, что напряжения элементов достаточно близки друг к другу, чтобы аккумулятор можно было заряжать и разряжать в заданном диапазоне работы. В некоторых случаях BMS может не разрешать зарядку или разрядку, по крайней мере, не при номинальной нагрузке, пока напряжения элементов не будут находиться в некотором заданном диапазоне друг от друга. Другое измерение — ток через ячейки. Обычно существуют максимальные пределы тока заряда и разряда, превышение которых вызывает предупреждение и, возможно, отключение батареи от ИБП, если такое состояние сохраняется в течение определенного периода времени.

Третье измерение — температура ячейки. При оценке аккумуляторной системы для использования с ИБП должно быть обязательным измерение температуры корпуса одного или нескольких элементов. Из-за быстрого повышения температуры в случае перегрева измерение (внутренней) температуры воздуха может быть недостаточно быстрым или недостаточно чувствительным, чтобы обнаружить начало температурного выхода из-под контроля и принять меры по отключению аккумулятора. BMS защитит аккумулятор от чрезмерных температур, сигнализируя, когда температура элемента приближается или достигла максимума, и в конечном итоге отключит аккумулятор от ИБП, если максимум будет достигнут. Другое действие, которое иногда предпринимает BMS, — это ограничение или отсрочка зарядки аккумулятора до тех пор, пока температура не упадет в достаточной степени по сравнению с предельным значением.

Некоторые модели BMS также могут обеспечивать измерение уровня заряда (SOC) и индикацию состояния работоспособности (SOH) аккумуляторной системы. SOC определяется путем измерения заряда в ампер-часах (Ач), удаленного (разрядка) и замененного (зарядка). Заряд обычно измеряется путем интегрирования тока, входящего в батарею или выходящего из нее, по времени. Начиная с известного значения доступного заряда, SOC представляет собой просто отношение чистого заряда (разряженный Ач – заряженный Ач) к доступному заряду. SOH является индикатором степени деградации или старения, произошедшего с тех пор, как батарея была новой. Основной подход заключается в определении того, насколько доступный заряд уменьшается с возрастом. Для такой оценки обычно используется пробный разряд, начиная с полностью заряженного состояния. Потеря емкости по мере старения батареи иногда называется снижением емкости.

Если вы ищете батарею не только с длительным сроком службы, бесперебойной разрядкой, возможностью быстрой зарядки, более высокой плотностью энергии, но также если вам нужна литиевая батарея, которая обеспечит вам бесперебойную работу и меньшую нагрузку в отношении безопасности, EverExceed Литий-железо-фосфатные батареи — лучший выбор для вас, потому что батареи EverExceed LFP построены по системе BMS мирового класса и гарантируют вам абсолютно НИКАКОЕ ПОЖАРАНИЕ, НИКАКОЙ ВЗРЫВ!