Zarządzanie baterią w autach elektrycznych

Czym jest układ BMS?

System BMS (z ang. Battery Management System) to układ zarządzający działaniem akumulatora litowo-jonowego.

Najważniejszą funkcja systemu BMS jest zabezpieczenie akumulatora przed przeładowaniem, które może prowadzić do trwałego uszkodzenia baterii lub wywołać niebezpieczne dla otoczenia skutki (pożar, wybuch, choć zdarza się to niezwykle rzadko).

Układ BMS zapewnia także równomierny stopień naładowania poszczególnych ogniw, co prowadzi do zbalansowania całego akumulatora. System reguluje proces ładowania w taki sposób, aby różnice napięcia w poszczególnych ogniwach były jak najmniejsze.

Te funkcje powodują wydłużenie żywotności akumulatora. Przyczyniają się także do efektywniejszego wykorzystania jego całkowitej pojemności.

BMS – budowa

Układ BMS najczęściej jest wykonany w formie płytki PCB (z zamieszczonymi na niej elementami elektronicznymi). Umieszcza się̨ go wewnątrz baterii litowo-jonowej (najczęściej w pozycji nad ogniwami). Układ łączy się okablowaniem z każdym ogniwem wewnątrz akumulatora.

Taki układ BMS znajduje się w każdym komercyjnie dostępnym akumulatorze litowo-jonowym. Pamiętajmy jednak, by nie sprawdzać tego własnoręcznie przez otwarcie obudowy akumulatora – prowadzi to do utraty gwarancji. Poza tym akumulatory HV (High Voltage), jak sama nazwa wskazuje są to urządzenia wysokonapięciowe. Działają w systemach 400V, 800V, a nawet 900V. Nie są to więc zabawki dla dzieci i mogą być śmiertelnie niebezpieczne dla osób bez kierunkowego wykształcenia elektryczno-technicznego, lub dużego doświadczenia w kwestiach obsługi i naprawy akumulatorów trakcyjnych.

BMS w akumulatorze – jak działa?

W przypadku pasywnego systemu BMS, kiedy układ stwierdzi maksymalne naładowanie jednego z ogniw, rozprasza w postaci ciepła ewentualny ładunek nadmiarowy. W przypadku aktywnego systemu BMS, układ „przenosi” nadmiarowy ładunek na wspólną szynę. Pozwala to na transportowanie ładunku z ogniw naładowanych bardziej do tych naładowanych mniej. Zapewnia także szybki proces balansowania ogniwa. BMS uruchamia także procesy takie jak podgrzewanie lub chłodzenie baterii, jeśli posiada ona opcje aktywnego systemu chłodząco-grzejącego.

Bezprzewodowy BMS – kiedy się przydaje?

Komunikacja przewodowa układu BMS z układem nadrzędnym, spełnia swoje zadanie w sposób optymalny w typowych przypadkach. Mowa np. o sytuacji, kiedy bateria komunikuje się z układem zarządzającym większym systemem (jak chociażby w samochodach elektrycznych).

Istnieje jednak wiele sytuacji, kiedy połączenie przewodowe nie spełnia wymagań. Wtedy najlepiej zastosować systemy komunikacji bezprzewodowej. Pozwalają one na komunikację akumulatora z systemami znajdującymi się w pobliżu bez konieczności realizacji połączenia kablowego (komunikacja za pomocą̨ protokołu BLE), ale również systemami oddalonymi (komunikacja za pomocą GSM).

System BMS od Kon-TEC dla akumulatorów LiFePO4

Opracowywany przez firmę Kon-TEC modułowy układ BMS jest dedykowany dla wszystkich typów akumulatorów litowo-jonowych. Głównym rynkiem jednak, jest rynek akumulatorów LiFePO4 – tzw. litowo-żelazowo-fosforanowych.

Typowo ogniwa NMC (z ang. Nickiel-Manganese-Cobalt) są stosowane w mniejszych urządzeniach, takich jak smartfony, tablety, laptopy. W większych urządzeniach coraz częściej zastosowanie znajdują̨ akumulatory oparte na ogniwach LiFePO4.

Samochody elektryczne, wózki widłowe, przyczepy kempingowe, kampery, jachty, wózki inwalidzkie, magazyny energii przy instalacjach OZE – coraz częściej wyposażone są w akumulatory litowo- żelazowo-fosforanowe. Ogniwa te uważa się za bezpieczniejsze, więc są coraz chętniej wybierane przez użytkowników oraz producentów. Warto pamiętać, że swoje bezpieczeństwo zawdzięczają̨ również̇ układowi BMS.

Podsumowanie:

Układ BMS jest niezbędnym elementem dla prawidłowego działania każdego akumulatora i baterii litowo-jonowej. Zarządza termiką, decyduje o tym jakim prądem ma być ładowana nasza bateria. Jeśli temperatura jest zbyt wysoka, BMS decyduje o włączeniu aktywnego chłodzenia akumulatora. Jeśli jest zbyt zimno, aby zwiększyć efektywność ładowania, BMS daje sygnał do podgrzania baterii, aby ogniwa mogły osiągnąć optymalną temperaturę i przez to przyjąć maksymalny dostępny prąd ładowania.

Jak więc widać bez tej małej elektronicznej płytki, nasze auta elektryczne nie miałyby racji bytu. Baterie byłyby narażone na wiele negatywnych skutków jazdy i ładowania, szczególnie na szybkich stacjach DC, podczas letnich upałów. Dzięki BMS, które z roku na rok stają się coraz „mądrzejsze” samochody EV oraz ich baterie trakcyjne, będą nam służyć przez wiele, wiele lat. Bez awarii, czy niebezpiecznych zdarzeń.

W naszym sklepie ElectricMobility.Store, znajdziecie najlepsze stacje ładowania, przeznaczone do aut elektrycznych. Zarówno te stosowane w domu – AC, jak i duże i mocne stacje prądu stałego DC. Nasza firma zajmuje się również montażem stacji oraz odbiorem UDT (Urząd Dozoru technicznego), jeśli Wasza stacja ma być ogólnodostępnym urządzeniem.

Fot: inside.lgensol.com/en/