A LiFePO4 BMS (aku haldussüsteem)on elektrooniline trükkplaat, mis jälgib, kaitseb ja tasakaalustab liitium-raudfosfaat (LiFePO4) akupakki. See asub akuelementide ja ülejäänud elektrisüsteemi vahel, mõõtes pidevalt pinget, voolutugevust ja temperatuuri, et hoida iga elementi ohutus vahemikus.

Ilma hoone juhtimissüsteemita (BMS) puudub LiFePO4 aku sisseehitatud kaitse ülelaadimise, ületühjendamise, lühiste või elementide tasakaalustamatuse eest – kõik need võivad lühendada aku eluiga või halvimal juhul tekitada ohutusriski. Seetõttu on valdav enamus kaubanduslikult müüdavatest päikeseenergial töötavatest, elektriautodele, meresõidukitele, haagissuvilatele või varutoitele mõeldud LiFePO4 akudest varustatud spetsiaalse hoone juhtimissüsteemiga (BMS), selle asemel et loota ainult laadijale või inverterile.

Miks LiFePO4 akud vajavad just BMS-i

LiFePO4 elemendid on oma olemuselt termiliselt stabiilsemad kui teised liitiumi keemilised ühendid, näiteks NCM (nikkel-koobalt-mangaan) või NCA (nikkel-koobalt-alumiinium), mida kasutatakse laialdaselt statsionaarseks ladustamiseks ja paljudes mobiilsusrakendustes. Kuid "stabiilsem" ei tähenda, et "haldust pole vaja". Mitmeelemendiline LiFePO4 aku seisab endiselt silmitsi kolme korduva probleemiga, mille lahendamiseks on spetsiaalselt loodud BMS:

• Raku pinge triiv.Isegi samast tootmispartiist pärit elemendid ei vanandu identselt. Sadade tsüklite jooksul kuhjuvad väikesed tootmiserinevused elementide vahele märkimisväärseteks pingevahedeks – just seda probleemi on tasakaalustav vooluring loonudki.
• Lame tühjenduskõver.LiFePO4 pingekõver on enamiku laetuse oleku jooksul märkimisväärselt lame, mistõttu on pinge põhjal järelejäänud mahtuvust raske hinnata. Täpsema laetuse näidu annab aku juhtimissüsteem (BMS), millel on Coulombi loendur – mis jälgib akusse sisse ja välja voolava voolu täpset hulka aja jooksul, mitte ainult pinge põhjal.
• Kitsas ohutu tööaken äärmustes.LiFePO4 elemendid on oma laadimisvahemiku keskel andestavad, kuid vajavad siiski täieliku laadimise ja sügava tühjenemise korral järske katkestusi, et vältida pikaajalist mahtuvuse kadu.

Mille eest LiFePO4 BMS tegelikult kaitseb?

Nõuetekohaselt spetsifikatsiooniga liitiumaku pakettidele mõeldud BMS täidab järgmisi kaitsefunktsioone:

1. Ülelaadimiskaitse— katkestab laadimise, kui ükskõik milline element saavutab oma ülemise pingepiiri
2. Ülelaadimise kaitse— katkestab koormuse enne, kui elemendi pinge langeb piisavalt madalale, et põhjustada püsivaid kahjustusi
3. Ülekoormuse / lühise kaitse— katkestab vooluringi, kui vool ületab nimivoolu läve
4. Ülekuumenemise kaitse— peatab laadimise või tühjenemise väljaspool ohutut temperatuurivahemikku
5. Rakkude tasakaalustamine— võrdsustab pinget kõigi jadaühenduse elementide vahel, kas passiivselt või aktiivselt

Aktiivne tasakaalustamine vs. passiivne tasakaalustamine LiFePO4 hoone juhtimissüsteemis

Passiivne tasakaalustaminejuhib kõrgepinge elementide liigse energia takisti kaudu soojusena välja, kuni ülejäänud aku järele jõuab. See on lihtne, odav ja piisav väiksemate akude või rakenduste jaoks, kus laadimistsükleid on harva.

Aktiivne tasakaalustaminekannab energia kõrgema pingega elementidelt madalama pingega elementidele, selle asemel et seda soojusena hajutada. See on tõhusam, tekitab vähem jääksoojust ning tagab tavaliselt kiirema tasakaalustamise ja parema pikaajalise aku töökorrasoleku – mis on olulisem aku suuruse, elementide arvu ja tsükli sageduse suurenedes (suured ESS-akud, igapäevaselt tsükliga päikeseenergial töötavad salvestusseadmed, suure mahutavusega elektriautode akud).

Väikeste ja madala tsükliga akude puhul piisab sageli passiivsest tasakaalustamisest. Suuremate või palju tsüklit vajavate LiFePO4 süsteemide puhul on aktiivne tasakaalustamine lisakulu väärt.

Kuidas valida õige LiFePO4 BMS

Liitiumakupakkide BMS-i võrdlemisel määravad neli spetsifikatsiooni, kas see teie süsteemile tegelikult sobib:

1. Rakkude arv (S-arv).Aku juhtimissüsteem (BMS) peab täpselt vastama teie aku seeriakonfiguratsioonile – 4S BMS 12 V aku jaoks, 8S 24 V jaoks, 16S 48 V jaoks jne (lähtudes LiFePO4 ~3,2 V nimipingest). Vale S-loendus on üks levinumaid BMS-i ühildumatuse põhjuseid.
2. Pidev ja tippvoolu nimiväärtus.Suurusta BMS oma tegeliku maksimaalse voolutarbe järgi, mitte ainult tüüpilise voolutarbe järgi, ja jäta varu – pidevalt absoluutse voolu ülempiiri juures töötav BMS kuumeneb üle ja vananeb kiiremini.
3. Tasakaalustamise tüüp ja tasakaalustusvool.Nagu eespool mainitud, otsustage passiivse ja aktiivse tasakaalustamise vahel vastavalt pakendi suurusele ja tsüklite sagedusele ning kontrollige tasakaalustusvoolu (mA) – suurem tasakaalustusvool tähendab kiiremat tasakaalustamist suuremate pakendite puhul.
4. Sideprotokoll.Kui BMS peab suhtlema inverteri, jälgimisrakenduse või sõiduki CAN-võrguga, veenduge enne ostmist, mitte pärast paigaldamist, et see toetab õiget protokolli – tavaliselt RS485, CAN-siin, UART või Bluetooth.

LiFePO4 BMS pinge järgi: 12V, 24V ja 48V/51.2V süsteemid

LiFePO4 BMS-plaate määratakse tavaliselt nimipinge järgi, mis vastab konkreetsele elementide arvule:

• 12 V süsteemid (4S):kõige levinum konfiguratsioon kaasaskantava toite, väikeste päikesepaneelide ja akude vahetamiseks
• 24V süsteemid (8S):levinud mere-, haagissuvila- ja keskmise suurusega päikeseenergia rakendustes
• 48V / 51,2V süsteemid (16S):kõige levinum pingeklass koduse energia salvestamise, suuremate päikesepaneelide ja enamiku äriliste ESS-riiulite jaoks

Elementide arv tuletatakse LiFePO4 ~3,2 V nimipingest elemendi kohta — 4 × 3,2 V ≈ 12,8 V, 8 × 3,2 V ≈ 25,6 V, 16 × 3,2 V ≈ 51,2 V.

Kõrgema pingega süsteemid nõuavad üldiselt suuremat tähelepanu sideprotokolli toele, kuna need on tõenäolisemalt ühendatud inverteri või laiema energiahaldussüsteemiga, mis vajab BMS-i reaalajas andmeid.

Korduma kippuvad küsimused

Q1Kas LiFePO4 aku vajab BMS-i?

Jah. Kuigi LiFePO4 keemia on termiliselt stabiilsem kui teised liitiumikeemiad, vajab mitmeelemendiline pakett ikkagi BMS-i elementide tasakaalustamiseks, ülelaadimise/ületühjenemise kaitseks ja laetuse oleku täpseks jälgimiseks. LiFePO4 aku käitamine ilma BMS-ita eemaldab kõik need kaitsemeetmed.

Q2Mis vahe on LiFePO4 BMS-il ja tavalisel liitiumioonakuga BMS-il?

Südamiku kaitsefunktsioonid on sarnased, kuid pinge piirväärtused on iga keemilise reaktsiooni puhul seatud erinevalt – LiFePO4 pingevahemik elemendi kohta on madalam kui NCM/NMC või NCA liitiumioonelementidel. Ühe keemilise reaktsiooni jaoks ehitatud BMS-i ei tohiks kasutada teisega sellisena, nagu see on, ilma pinge läviväärtusi ümber konfigureerimata, et need vastaksid elemendi andmelehele.

Q3Kui suure voolutugevusega BMS-i on vaja LiFePO4 aku jaoks?

Sobitage BMS-i pidevvoolutugevus oma süsteemi tegeliku maksimaalse pideva tarbimise tasemega ja valige mudel, mille tipp-/ülepingetõusu nimiväärtus katab mugavalt lühiajalised pingepiigid (mootori käivitamine, inverteri ülepingetõus jne) ilma rakendumata.

Q4Kuidas ma saan LiFePO4 BMS-i lähtestada?

Enamik BMS-seadmeid taastub automaatselt pärast rikke kõrvaldamist – näiteks kui pinge naaseb pärast ülelaadimist või ületühjenemist ohutusse vahemikku. Mõned mudelid nõuavad ka laadimis- või tühjenduspordi käsitsi taasühendamist või aku lühikest lahtiühendamist/taasühendamist, et lukustatud riket kõrvaldada. Kontrollige alati konkreetse BMS-mudeli dokumentatsiooni, kuna lähtestamise käitumine on konstruktsiooniti erinev.

Q5Kas üks BMS saab töötada mitme liitiumkeemiaga?

Mõnda BMS-i mudelit saab konfigureerida erinevate kemikaalide – LiFePO4, NCM või LTO (liitiumtitanaat) – vahel reguleeritavate pingelävede abil, kuid see tuleb vastavalt kasutatavale keemilisele ühendile õigesti seadistada. Ühe keemilise ühendi pingevahemiku jaoks konfigureeritud BMS-i ei tohiks pidada ohutuks teise keemilise ühendi jaoks ilma eelnevalt konfigureeritavust kinnitamata. Mitte iga turul olev mudel ei toeta seda – kontrollige konkreetse BMS-i andmelehte, selle asemel et eeldada, et mitme keemilise ühendi tugi on vaikimisi valitud.

LiFePO4 BMS-i valimine oma projekti jaoks

Õige BMS sõltub teie paki pingest, elementide arvust, voolutarbest ja sellest, kuidas see peab ülejäänud süsteemiga suhtlema. Jagage neid nelja detaili ja DALY tehniline meeskond saab soovitada sobiva konfiguratsiooni: süsteemi pinge/elementide arv (nt 12V/4S, 24V/8S, 48V/16S), pideva ja tippvoolu nõuded, rakendus (päikeseenergia/ESS, mere-, haagissuvila-, elektriauto-, kahveltõstuki- jne) ja vajalik sideprotokoll (RS485, CAN-siin, UART, Bluetooth).

• E-post: dalybms@dalyelec.com
• Avasta kategooria järgi: Nutikas hoonete automaatika (BMS) · Aktiivselt tasakaalustav BMS · Kodune hoiustamine BMS-is · Suure voolutugevusega BMS · RV energia salvestamise BMS