Štandardný lítiový článok je 3,2 V. Premena týchto jednotlivých článkov na bezpečnú 12/24 alebo 48V batériu vyžaduje systém riadenia lítiovej batérie alebo BMS. BMS je obvodová doska, ktorá má spojenie s článkami a monitoruje celkovú batériu. Z bezpečnostných dôvodov musí BMS zabezpečiť, aby bunky vždy fungovali v rámci známych limitov a aktívne reagovať, ak sú tieto limity prekročené.
Prečo je potrebný systém správy batérie (BMS):
Nabíjanie
Ak dôjde k prebitiu lítiových článkov, skráti sa tým ich životnosť, prípadne sa natrvalo poškodia. Takže s LiFePO4 (lítium-železofosfátovou) batériou, ktorej menovité napätie je 3,2 voltu, by ste ich nikdy nemali nabíjať nad 3,65 voltu a najlepšie je mať v systéme niečo, čo vypne nabíjačku, keď dosiahnu maximálne nabíjacie napätie 3,65 voltu. voltov. Podobne, s LiNCM alebo LiMn204 (lítium-polymérovou) batériou, ktorej menovité napätie je 3,7 voltu, by ste ich nikdy nemali nabíjať nad 4,2 voltu a najlepšie je mať v systéme niečo, čo vypne nabíjačku, keď dosiahne maximálne nabíjacie napätie. 4,2 voltov.
Vybíjanie
Naopak lítiovú batériu LiFePO4 nie je možné vybiť pod 2,4 voltu bez poškodenia článkov. Takže v systéme musí byť nejaký mechanizmus, ktorý automaticky zníži plyn a prípadne vypne batériu v prípade vybitia, ktoré klesne pod 2,4 voltu. Ak tento mechanizmus nie je na mieste, riskujete poškodenie niektorých batérií v balení. Tento systém je bežne označovaný ako Battery Management System alebo BMS alebo v prípade niektorých menších batériových jednotiek, napríklad na bicykli, PCM. PCM (Protective Circuit Module), ktorý sa často nazýva PCB (Protective Circuit Board), je pasívny systém, ktorý bude najlepšie fungovať pri napätiach nižších ako 96 voltov a špičkových prúdoch, ktoré nikdy neprekročia 200 ampérov.
Vyvažovanie
Mať niekoľko batérií, ktoré sú všetky prepojené a uchovávajú elektrickú energiu, je niečo ako mať sud vyrobený z drevených tyčí rôznej dĺžky, v ktorých je uložená voda. Niektoré batérie prijímajú nabíjanie lepšie ako iné batérie v reťazci. Keď dosiahnu vopred určené napätie, ako je 3,65 pre LiFePO4 batérie, potom musí existovať spôsob, ako odviesť prúd z tejto najvyššie nabitej batérie a zabrániť jej prebitiu, zatiaľ čo ich slabšie batérie v rovnakom reťazci dobiehajú. Pre zjednodušenie som použil analógiu skladovania vody v drevenom sude a ukázal som dlhšie dosky ako dobré batérie, zatiaľ čo kratšie dosky predstavujú slabšie batérie. Toto je tretia funkcia BMS. Dobrý BMS vyváži všetky batérie tak, aby sa úplne nabili približne za rovnaký čas. Môže to byť znázornené ako sud, ktorý má všetky tyče rovnakej dĺžky. Pasívne systémy BMS obsahujú veľké odporové siete, ktoré iba presmerujú nabíjací prúd cez odporovú sieť a spália prebytočnú energiu, zatiaľ čo rovnováha slabších článkov sa dostane na úroveň plného nabíjacieho napätia.
Lacné systémy BMS to nerobia, iba vypnú nabíjačku, keď sa prvá batéria priblíži k 3,65 voltu. S týmito systémami by sa batéria mohla stále nabíjať väčším množstvom energie, ale neexistuje spôsob, ako by to tieto lacné systémy umožnili. Môžete tak stratiť až 20 % plnej potenciálnej kapacity akumulátorov, aby ste ušetrili pár dolárov pri kúpe systému BMS. V motorových vozidlách to môže znamenať veľkú stratu dosahu.
Štvrtá funkcia BMS sa týka ochrany a vyváženia batérií pred nadmerným vybitím. Ak batérie nie sú nejakým spôsobom vyvážené, aby boli všetky lamely rovnaké, čo spraví správne skonštruovaný systém BMS, potom pri vybití batérie najslabšia batéria, reprezentovaná na mojom obrázku najkratšou lamelou v hlavni, dosiahne svoj bod vypnutia úplného vybitia pred zvyškom balenia. Dobrý systém BMS udrží všetky články v rovnováhe, takže napätie najslabšieho článku s LiFePO4 batériou neklesne pod 2,4 voltu, zatiaľ čo ostatné batérie môžu vyčerpať svoju energiu. Podobne dobrý systém BMS tiež udrží všetky články v lítium-polymérovej batérii vyvážené, takže napätie najslabšieho článku neklesne pod 2,8 voltu, zatiaľ čo ostatné batérie môžu vyčerpať svoju energiu. Dobre navrhnutý systém BMS zaistí, že všetky batérie sú v rovnomernom ukladaní a vybíjaní energie takmer rovnaké. Poslednou funkciou dobrého systému BMS je monitorovanie a riadenie teplôt v článkoch alebo v celom balení. Mnohé chemické látky lítia, ako je lítium-kobalt, môžu spontánne vzplanúť, ak sú prebité alebo vybité. Kovové požiare sú extrémne horúce a samotná voda alebo dokonca hasiaca pena plamene neuhasia. Zo všetkých chemických zlúčenín lítia je fosforečnan lítno-železitý (LiFePO4) najmenej prchavý a teoreticky sa nevznieti. Extrémne teplo však môže poškodiť a skrátiť životnosť všetkých lítiových článkov. Dobrý systém BMS bude monitorovať teploty v rámci balenia a buď jednotku vypne, alebo zníži vybíjací alebo nabíjací prúd, takže články nikdy nedosiahnu bod prehriatia.
