Bms какое напряжение подавать

Администраторы

Anat78

Существуют 2 версии, старая: http://www.78294.ru/forum/23-268-1 и новая описана ниже:

Функции Bms 3S 40A : защита от перезаряда, защита от перегрузки, отключение нагрузки самостоятельное восстановление, защита от короткого замыкания, балансировка литий-ионных аккумуляторов

Технические характеристики:

• Напряжение питания: 12.6V / 13.6V
• Рабочий ток разряда: 40A
• Рабочий ток заряда: 20A
• Максимальное напряжение при зарядке на одном аккумулятор: 4.095 — 4.195 ± 0.05 V
• Минимальное напряжение при разрядке на одном аккумулятор: 2.55 ± 08V
• Время задержки: 0.1 s
• Диапазон температур: -30-80
• Время задержки обнаружения короткого замыкания: 100 мс
• Размер: 42 х 60 мм х 3.4 мм
• Вес: 8,7 г

Оптимально подавать на плату для заряда батареи — 12,4 — 12,6 вольт, ток заряда будет зависеть от применяемых элементов — оптимально 1-1,5А

2 версии платы BMS 3S 40A rev 2.3

1) С током балансировки элементов 100мА:

2) С током балансировки элементов 40мА:

BMS 3S 40A схема для всех одинаковая подключения элементов

Примечание !

Перед установкой аккумуляторов сбалансируйте их! (балансировку можно произвести путем замыкания всех минусовых контактов аккумуляторов между
собой, и плюсовых между собой)

Если срабатывает защита при пуске шуруповерта, то нужно припаять параллельно конденсатору еще конденсатор на 4,7мкФ керамический

На этой плате есть контакты CD и FD служат для индикации заряда
Называются «обнаружение заряда» и «полный заряд» («charge detect» and «full detect».). Окружающие резисторы имеют слишком большое сопротивление, чтобы поддерживать светодиодный индикатор, поэтому, вероятно, требуется буферный транзистор. У меня не было времени исследовать это, но это было бы полезно для тех кто хочет видеть что батарея полностью зарядилась.

BMS 3S 40A 12.6v rev 2.2 HW-287

Максимальный ток разряда; 40А
Максимальный пиковый ток: 50А
Максимальный ток зарядного устройства: 2.0А
Максимальное напряжение зарядного устройства: 12.6V CC/CV (MAX. 13.5V)
Максимальное напряжение при зарядке: 4.20 В ±0.025 В
Минимальное напряжение при разрядке: 2.55 В ±0. 1 В
Ток балансировки: 50 мА
Диапазон рабочого напряжений на выходе: 7.65-12.6 В
Размер: 60*40*4.0mm

Функции: защита от перезаряда/переразряда, защита от перегрузки, защита от короткого замыкания.

Если срабатывает защита то также нужно припаять параллельно конденсатору еще конденсатор на 4,7мкФ керамический
Если нужно термодатчик подключить то он ставится вместо резистора 101 на плате

Источник

BMS – обзор контроллеров защиты аккумуляторов

В наш современный век всеобщей популяризации литиевых батарей любой, даже простой пользователь бытовых устройств, должен хотя-бы примерно представлять их функционирование и факторы риска при их эксплуатации. Среди произошедших несчастных случаев с аккумуляторами (например, электронных сигарет) лишь небольшой процент обязан производственному браку, чаще всего неисправности возникают в результате неправильной эксплуатации.

В нашей статье мы рассмотрим новейшие технологии, которые призваны защитить литиевые аккумуляторы, а также расскажем, почему они так важны.

Из теории литиевых аккумуляторов можно узнать, что им противопоказан перезаряд, переразряд или разряд слишком большими токами, а также короткие замыкания. При переразряде, в аккумуляторе образуются металлические связи между катодом и анодом, которые приводят к короткому замыканию при зарядке аккумулятора, что может привести к порче не только элементов питания, но и зарядного устройства. Перезаряд же (набор аккумулятором напряжения больше разрешенного) почти сразу ведёт к возгоранию, а зачастую даже к взрыву.

Для горения литиевых аккумуляторов не нужен кислород – оно происходит анаэробно, поэтому стандартные методы тушения не подходят; также, при реакции лития с водой выделяется еще и горючий газ водород, который только ухудшает ситуацию. Разряд высокими токами приводит к вздутию аккумулятора, а если нарушается целостность оболочки – происходит реакция лития с водяными парами в воздухе, что само по себе способно спровоцировать возгорание.

Всё это отнюдь не перечёркивает явные преимущества аккумуляторов, среди них:

• большая плотность энергии на единицу массы
• низкий процент саморазряда
• практически полное отсутствие эффекта памяти (когда заряд неполностью разряженного элемента приводит к снижению ёмкости)
• большой температурный диапазон работы

Незначительное снижение напряжения в процессе разряда накладывает некоторые обязанности на пользователя. Нельзя допустить превышения максимального напряжения (4.25 В), снижение напряжения ниже минимального (2.75 В), а также превышения рабочего тока, который отличается для каждой модели. И в этом хитром деле нам помогут специальные устройства – BMS-контроллеры!

Что такое BMS?

В переводе с английского, BMS (Battery Management System) – система управления батареей. Понятие слишком широкое, поэтому оно описывает почти все устройства, так или иначе обеспечивающие корректную работу аккумуляторов в данном устройстве, начиная с простых плат защиты или балансировки, заканчивая сложными микроконтроллерными устройствами, подсчитывающими ток разряда и количество циклов заряда (например, как в батареях ноутбуков). Мы не будем рассматривать сложные устройства – как правило, они специфичны и не предназначаются для рядового радиолюбителя, а выпускаются только под заказ для крупных производителей устройств.

То, что продаётся повсеместно, условно можно разделить на четыре категории:

• балансиры
• защиты (по току, напряжению)
• платы, обеспечивающие заряд (да, они тоже считаются устройствами BMS)
• те или иные комбинации вышеперечисленных вариантов, вплоть до объединения всего в одно устройство

Чем функциональней и разветвлённей защита – тем больше ресурс работы вашего аккумулятора.

Принцип работы BMS-контроллеров

Давайте посмотрим, по какому принципу BMS системы выполняют своё предназначение.

Структурно на плате можно выделить:

• микросхема защиты
• аналоговая обвязка (для определения тока/балансировки аккумуляторов)
• силовые транзисторы (для отключения нагрузки)

Рассмотри подробнее работу каждой из защит.

Защита по току (от короткого замыкания / превышения допустимого тока)

Существует множество вариантов узнать, какой ток течёт по линии. Самый распространённый – шунт (измерение падения напряжения на резисторе с низким сопротивлением и большой мощностью), но он требует большой точности измерений и весьма громоздкий. Метод с измерением на основе эффекта Холла лишён этих недостатков, но стоит дороже, поэтому самый распространённый метод определения КЗ на линии – измерение напряжения, которое проседает практически до нуля в режиме КЗ.

Современные контроллеры позволяют сделать это в очень короткий промежуток времени, за который ущерб не нанесётся ни подключенному устройству, ни самому аккумулятору. Но защита по току может функционировать и на шунте – ведь в случае BMS тут не нужно точное измерение, важен лишь переход падения напряжения через определённый порог. Как только событие наступает, контроллер сразу же отключает нагрузку при помощи транзисторов.

Защита по напряжению (от перезаряда или переразряда)

С этой защитой разобраться попроще, так как измерение напряжения легко можно сделать, используя аналогово-цифровой преобразователь. Но и тут есть некая специфика – стоит отметить, что если контроллер защищает большую сборку из последовательно соединённых аккумуляторов, то обычно он меряет напряжение каждой банки персонально, так как ввиду мельчайших различий в элементах они имеют мельчайшие же различия по ёмкости, что выливается в неравномерный разряд и возможность высадить «в ноль» отдельный элемент.

Некоторые системы не подключают нагрузку, не дождавшись дозаряда аккумулятора до определённого напряжения после срабатывания триггера по переразряду, то есть недостаточно подзарядить элемент пару минут, чтобы он поработал ещё хоть малое время – обычно необходимо зарядить до номинального напряжения (3.6 – 4.2В, в зависимости от типа аккумулятора).

Защита по температуре

Редко встречается в современных устройствах, но не зря большинство аккумуляторов для телефонов оборудовано третьим контактом – это и есть вывод терморезистора (резистора, имеющего чёткую зависимость сопротивления от окружающей температуры). Обычно перегрев не наступает сам собой и раньше успевают сработать другие виды защиты – например, перегрев может быть вызван коротким замыканием.

Алгоритм работы заряда батарей

Зарядка литиевых аккумуляторов происходит в 2 этапа: CC (constant current, постоянный ток) и CV (constantvoltage, постоянное напряжение). В течение первого этапа зарядное устройство постепенно поднимает напряжение таким образом, чтобы заряжаемый элемент брал заданный ток (обычное рекомендованное значение равно 1 ёмкости аккумулятора). Когда напряжение достигает 4В, зарядка переходит на второй этап и поддерживает напряжение 4.2В на батарее.

Когда элемент практически перестанет брать ток, он считается заряженным. На практике, алгоритм можно реализовать и при помощи обычного лабораторного блока питания, но зачем, если есть специализированные микросхемы, заранее «заточенные» под выполнение этой последовательности действий, например, самая известная из них – TP4056, способна заряжать током до 1А.

Что такое балансировка?

Напоследок мы оставили самую интересную функцию BMS – функцию балансировки элементов многобаночного аккумулятора.

Итак, что же такое балансировка? Сам процесс её подразумевает выравнивание напряжений на элементах батареи, соединённых последовательно для повышения общего напряжения сборки. Из-за небольших отличиях в ёмкости батарей они заряжаются за немного разное время, и когда одна банка может уже достигнуть апогея зарядки, остальные могут ещё недобрать заряд.

При разряде такой сборки большими токами наиболее заряженные элементы по закону Ома возьмут на себя больший ток (при равном сопротивлении ток будет зависеть от напряжения, которое находится в знаменателе формулы), что вызовет их ускоренный износ и может вывести элемент из строя. Для того, чтобы избежать этой проблемы, применяют аккумуляторные балансиры – специальные устройства, выравнивающие напряжения на банках до одного уровня.

Активные и пассивные балансиры

Активные балансиры производят балансировку уже при зарядке – зарядив одну банку сборки, они отключают её от питания, продолжая заряжать вторую. Как яркий пример такого устройства – популярное среди моделистов ЗУ Imax B6, в режиме Balance оно сразу проверяет напряжения индивидуально на каждой банке и справляется с этим на отлично.

Пассивные балансиры наоборот, разряжают элементы до одного значения малыми токами через резисторы. Их основной плюс – они не требуют внешнего питания, а также являются более точными за счёт применения аналоговых комплектующих (и более дешёвыми, так как не содержат сложных микросхем).

Рассмотрим некоторые примеры готовых плат BMS:

Источник

Солнечная батарея на балконе: тестирование аккумулятора и BMS

Привет Geektimes! В предыдущей части кратко рассказывалось о компонентах, необходимых для накопления энергии от солнечной батареи, теперь перейдем к тестированию компонентов. Хотелось протестировать обе основные части — контроллер солнечной панели (Solar charge controller) и BMS (Battery Management System), но скорость работы почты внесла свои коррективы. Поэтому начнем только с BMS, а остальные детали пришлось взять из тех, что нашлись под рукой.

Что получилось, подробности под катом.

Заряд аккумулятора

Как говорилось ранее, для работы с аккумулятором используется Battery Management System — это плата, которая делает сразу несколько полезных функций:

— обеспечивает равномерность заряда ячеек,
— обеспечивает защиту батареи от перезаряда, что крайне вредно и даже пожароопасно для литиевых батарей,
— обеспечивает защиту батареи от переразряда, что также вредно для батареи, хоть и не пожароопасно.

В моем случае была заказана плата 18650 Protection Balance Board (еще раз важно отметить наличие на плате обеих компонентов protection и balance, бывают платы где есть что-то одно), которая выглядит так:

Стоимость платы составляет 8$, и некоторые читатели выразили сомнение в качестве ее работы. Это мы также проверим. В предыдущей части были вопросы, так что еще раз поясню, что 3 «батарейки» на схеме показаны условно, каждая ячейка в реале может состоять из спараллеленных нескольких (так собственно и делается в ноутбуках).

Компоненты

Для подключения BMS в старых запасах были найдены недостающие компоненты.

1) Литий-ионная батарея 3S1P с Hobbyking емкостью 2.1Ач:

Это не формфактор 18650, но химия ячеек та же самая, так что разницы по сути нет.

2) Понижающий dc-dc конвертер:

С помощью этого преобразователя напряжение будет подаваться на BMS. Мощность преобразователя 15Вт, так что по большому счету, он не подходит к 100-ваттной панели. Однако погода была пасмурная, так что для теста сойдет. На преобразователе было выставлено максимальное значение для LiPo 4.2*3 = 12.6В.

Правильный алгоритм заряда LiPo выглядит примерно так:

В первой фазе батарея заряжается постоянным током (CC, constant current) до достижения напряжения 4.2В на ячейку. Затем данное напряжение поддерживается зарядным устройством (режим CV, constant voltage), до тех пор пока ток заряда не упадет до минимального значения.

Наш алгоритм заряда будет «немного» более упрощенным. Остается только лишь первая фаза СС, в которой ток лишь условно будет constant, т.к. сила тока от солнечных панелей постоянно меняется. Однако ничего плохого в этом нет, наоборот, заряд более низкими токами продлевает жизни батареи. Отсутствие второй фазы CV приведет лишь к тому, что батарея будет заряжена примерно на 80%, однако прочих параметров батареи это не ухудшит. Вреда для батареи от недозаряда также нет, скорее наоборот.

Заряд

Для тестирования была взята литий-ионная батарея, напряжение на ячейках было разным, и составляло соответственно 3.13, 3.47 и 3.44В. «На коленке» все вышеописанные компоненты были собраны и подключены вместе.

Облачность была переменной, и даже с кратковременным дождем. Мощность, получаемая от солнечной панели составила от 2 до 18Вт. Были опасения за работу преобразователя, который на ощупь был весьма теплым, но его температура на самом деле оказалась вполне невысокой.

BMS вообще не грелась, элементы были лишь на 1-2 градуса теплее фона. Аккумулятор был также холодным.

Наконец, где-то через 3.5 часа напряжение на индикаторе достигло 12.5В, а потребляемый ток стал равен нулю — BMS отключила батарею от заряда. Для тех кто не верил в возможность работы BMS за 8$ — измеренное мультиметром напряжение на ячейках составило 4.18, 4.18 и 4.18В. Это чуть меньше чем 4.2В, но укладывается в заявленные для LiPo tolerance +/–50mV/cell.

Разряд

Для разряда, к батарее, также через BMS, был подключен кусок светодиодной ленты в качестве «вечернего» освещения:

Конечно LED-лампа на 12В была бы удобнее, но у меня ее нет. Лента светила примерно 2.5 часа вечером, в качестве фонового света. Утром к батарее через dc-dc преобразователь со встроенным USB-выходом был на подзарядку включен смартфон:

Оставшегося в аккумуляторе заряда хватило, чтобы зарядить смартфон с 15% до 75%, затем BMS отключила батарею. Оставшееся после отключения напряжение на ячейках батареи составляло 3.18, 3.51 и 3.45В соответственно, что опять-таки, укладывается в нормы. Как можно видеть, BMS отключила батарею, как только напряжение хотя бы на одной ячейке опустилось ниже нормы.

Заключение

Можно сказать, что BMS работает как ожидалось — выравнивает напряжение ячеек при заряде, и не допускает глубокого разряда. Впрочем, учитывая заявленные производителем параметры «3S 12.6V 25A», было бы странно если бы она не работала — ток от солнечных панелей заметно меньше (даже с учетом вероятного маркетинга и «китайских ватт»).

Даже в таком «тестовом» виде система уже работает, позволяя днем накапливать солнечную энергию, а вечером ее использовать. Пиковая мощность на ватт-метре была около 30Вт при силе тока около 2А, можно грубо прикинуть что за полдня можно зарядить батарею 12Ач, т.е. с некоторым запасом хватит батареи на 20Ач (опять же, батарей много не бывает, в пасмурные дни выработка меньше). Этого хватит для вечернего освещения LED-лампой 1-3Вт и для зарядки всех гаджетов.

Батарея от rc-моделей с Hobbyking была поставлена как временное решение, исключительно для теста. Эти батареи не тестировались в режиме постоянной работы, так что рекомендовать ее к покупке в таком качестве я не могу. В то же время, каких-либо проблем в ее работе также не было — токи разряда 1-2А для этих батарей просто смешные (для сравнения, в квадрокоптере при полете ток 20-25А).

В следующей части будет рассказано о Solar Charge Controller, и о том как все это работает вместе. Stay tuned.

Источник