BMS kiválasztása DIY akkumulátorcsomaghoz

A megfelelő BMS kiválasztása alapvetően meghatározza egy lítiumion-akkumulátorcsomag működését és biztonságát. A BMS, vagyis Battery Management System felügyeli a cellacsoportok feszültségét, és veszélyes állapot esetén megszakíthatja a töltési vagy kisütési folyamatot.

A rosszul kiválasztott BMS túl korán lekapcsolhat, nem nyújt megfelelő védelmet, vagy olyan terhelést engedhet meg, amelyet a cellák és az összekötések nem képesek biztonságosan kezelni.

Mit jelent az 1S, 2S, 3S vagy 5S jelölés?

Az „S” a sorosan kapcsolt cellacsoportok számát jelöli.

Például:

• 1S: egy cellacsoport;
• 2S: két sorosan kapcsolt cellacsoport;
• 3S: három sorosan kapcsolt cellacsoport;
• 5S: öt sorosan kapcsolt cellacsoport.

Soros kapcsolásnál a feszültségek összeadódnak. A kapacitás azonban nem nő meg pusztán attól, hogy több csoport kerül sorba.

A BMS soros cellaszámának pontosan meg kell egyeznie az akkumulátor konfigurációjával. Egy 3S akkumulátorhoz nem használható 4S rendszerhez tervezett BMS.

Mit jelent a párhuzamos kapcsolás?

A párhuzamosan kapcsolt cellák azonos cellacsoportot alkotnak. Ilyenkor a kapacitás és a lehetséges áramleadás növekedhet, miközben a csoport feszültsége egy cella feszültségével egyezik meg.

Egy 3S2P jelölésű csomagban:

• három cellacsoport található sorosan;
• minden csoport két párhuzamos cellából áll;
• összesen hat cella működik.

A BMS kiválasztásánál elsősorban a soros csoportok száma határozza meg a feszültségszintet, de a párhuzamos cellák száma is befolyásolja a csomag kapacitását és maximális áramát.

Milyen védelmi funkciókat keress?

Egy megfelelő BMS legalább az alábbi veszélyes állapotokat kezelheti:

• túltöltés;
• túlmerítés;
• túláram;
• rövidzárlat;
• túl magas hőmérséklet;
• túl alacsony töltési hőmérséklet.

Nem minden olcsó BMS tartalmaz hőmérséklet-érzékelést vagy cellabalanszolást. A termékleírást és az adatlapot ezért részletesen át kell nézni.

A Samsung SDI szerint a lítiumion-akkumulátorokhoz olyan védelmi mechanizmus szükséges, amely képes megelőzni a rövidzárlatból, túltöltésből és túlmelegedésből eredő veszélyes állapotokat.

Hogyan válaszd ki a BMS áramerősségét?

A BMS névleges áramának nagyobbnak kell lennie az alkalmazás várható tartós terhelésénél. Figyelembe kell venni a rövid ideig jelentkező indulási vagy csúcsáramot is.

Ilyen csúcsáram léphet fel például:

• villanymotor indításakor;
• szerszámgép megszorulásakor;
• nagy teljesítményű LED bekapcsolásakor;
• kapacitív fogyasztó csatlakoztatásakor;
• DC–DC konverter indulásakor.

A BMS címkéjén feltüntetett maximális áram nem minden esetben jelent korlátlan ideig fenntartható terhelhetőséget. A hűtés, a vezetősávok, a tranzisztorok és a csatlakozások is korlátozhatják a valós teljesítményt.

A cellák jelentik a valódi határt

Egy nagy áramerősségű BMS nem teszi nagyobb terhelhetőségűvé a cellákat.

A csomag megengedett árama nem lehet nagyobb annál, amit biztonságosan elvisel:

• a cellakészlet;
• a nikkelszalag;
• a kábelezés;
• a csatlakozók;
• a biztosíték;
• a BMS;
• az akkumulátorház hőelvezetése.

A teljes rendszer leggyengébb eleme határozza meg a biztonságos terhelési határt.

Mi az a balanszolás?

Soros akkumulátorcsomagban a cellacsoportok feszültsége idővel eltérhet. Ennek oka lehet:

• kapacitáskülönbség;
• eltérő belső ellenállás;
• hőmérséklet-különbség;
• önkisülés;
• gyártási szórás;
• eltérő öregedés.

A balanszolás célja a cellacsoportok közötti eltérés csökkentése.

Passzív balanszolás

A magasabb feszültségű csoportok energiájának egy részét ellenállásokon hővé alakítja. Egyszerű és elterjedt megoldás.

Aktív balanszolás

Energiát továbbíthat a magasabb töltöttségű csoportokból az alacsonyabbak felé. Hatékonyabb lehet, de összetettebb és drágább.

A balanszolás nem javít meg hibás vagy jelentősen gyengébb cellacsoportot. Ha az eltérés rendszeresen visszatér, a csomagot diagnosztizálni kell.

Közös vagy külön töltési csatlakozó?

A BMS-ek között találhatók:

• közös töltési és kisütési porttal rendelkező modellek;
• külön töltési és kisütési csatlakozású modellek.

A megfelelő típust az alkalmazás és a töltőrendszer alapján kell kiválasztani. A bekötési rajzot mindig a konkrét BMS gyártójának dokumentációja szerint kell követni.

Külsőre hasonló BMS-ek csatlakozási sorrendje eltérhet. Egy másik modell rajza alapján történő bekötés tönkreteheti az elektronikát vagy rövidzárlatot okozhat.

Szükséges külön biztosíték?

A BMS nem minden esetben helyettesíti a megfelelően méretezett olvadóbiztosítékot.

A biztosíték feladata, hogy súlyos hiba esetén fizikailag megszakítsa az áramkört. A helyét és értékét az akkumulátor maximális árama, a vezetékek terhelhetősége és az alkalmazás követelményei alapján kell meghatározni.

A biztosítékot úgy kell elhelyezni, hogy a lehető legnagyobb részt védje a rövidzárlattól.

BMS-választási ellenőrzőlista

Vásárlás előtt ellenőrizd:

• a cellakémiát;
• a soros cellacsoportok számát;
• a töltési végfeszültséget;
• a túlmerítési határt;
• a folyamatos terhelhetőséget;
• a csúcsáram kezelését;
• a hőmérséklet-érzékelést;
• a balanszolás meglétét;
• a töltési és kisütési portok kialakítását;
• a méretet és a hűtési feltételeket;
• a rendelkezésre álló dokumentációt.

Ismeretlen gyártójú, adatlap nélküli BMS-t nem érdemes nagy energiájú akkumulátorcsomagban használni.

Gyakori kérdések

Használhatok nagyobb áramú BMS-t?

Igen, amennyiben a feszültség, a cellakémia és a soros cellaszám megfelelő. A nagyobb BMS-érték azonban nem engedi meg a cellák vagy kábelek túlterhelését.

Működik az akkumulátor balanszolás nélkül?

Működhet, de soros csomagban idővel nőhet a cellacsoportok közötti eltérés. Ez csökkentheti a használható kapacitást és túl korai lekapcsolást okozhat.

A BMS tölti is az akkumulátort?

Nem. A BMS felügyeli és védi a csomagot, de a töltés szabályozásához megfelelő CC–CV töltő szükséges. A lítiumion-cellák töltését a gyártói feszültség- és áramhatárokon belül kell tartani.

Összefoglalás

A megfelelő BMS kiválasztásához ismerni kell a cellakémiát, a soros csoportok számát, a terhelést és a töltési rendszert. A BMS fontos védelmi eszköz, de nem helyettesíti a megfelelő cellaválasztást, biztosítékot, kábelezést és mechanikai kialakítást.

Kapcsolódó termék: Samsung ICR18650-26J cella

Biztonsági tájékoztató: Lítiumion-akkumulátorok biztonsága