Tesla BMS
Nabíjecí baterie jsou fenoménem dnešní doby. Nejpoužívanějšími jsou baterie Li-Ion. Lze je najít prakticky všude - od použití v mobilních telefonech, přes napájení ručního nářadí až po velká bateriová úložiště energie pro fotovoltaické elektrárny, či pohon elektroaut.
Tyto baterie jsou však velmi citlivé na podmínky, ve kterých jsou provozovány, proto je nutné použití ochranné elektroniky BMS (Battery Management System), která v případě překročení některého z parametrů bezpečně baterii odpojí.V Tesle se již 15 let zabýváme vývojem ochran pro baterie používané v ručním nářadí (vrtačky, pilky, brusky, bourací kladiva aj.) Díky vlastnímu vývoji a flexibilitě, kterou umíme poskytnout, bychom v budoucnu uvítali i spolupráci v jiné oblasti použití baterií, např. malé dopravní prostředky - elektrokola, koloběžky, apod., malé pracovní stroje, apod.
Ochranná elektronika (BMS) je nepostradatelným prvkem bezpečnosti nabíjené baterie.
Ochranné elektroniky Tesla splňují nejvyšší nároky kladené na nabíjení i provoz baterií v běžných i extrémních podmínkách. Uvědomujeme si, že spolehlivost celého systému spočívá v kvalitně provedené a praxí prověřené elektronické ochraně. Tým našich vývojářů sleduje nejnovější trendy v této oblasti a je připraven s vámi konzultovat vaše požadavky.
TESLA BATTERY MANAGEMENT SYSTEM
Umíme pro vás navrhnout a vyrábět ochranné elektroniky (BMS) pro nabíjení baterií Li-Ion s těmito vlastnostmi:
- Nabíjení 3 - 16 článků
- Nastavení jmenovitých i maximálních vybíjecích/nabíjecích proudů
- Nastavení teplotních limitů
- Balancování: pasivní – balanční proudy typicky do 100 mA případně dle Vašich potřeb
- Možnost pre-charge, pre-discharge
- Komunikace: UART, RS232, HDQ, SMBUS, I2C
- Signalizace: stav nabití (SoC), počet nabíjecích cyklů, chybové stavy aj.
- Spotřeba elektroniky (typicky) – provoz/klid/odpojení: 2 mA/ 100 uA/ 10 uA
- Plníme normy: EN 62133-2, IEC 62368-1, IEC 61000-6-1, IEC 61000-6-3, IEC 61000-4-2, UL 62133-2, UL 2054, UN 38.3, RoHS aj.
OCHRANNÉ FUNKCE
K tomu, aby byla baterie skutečně bezpečně odpojena, jsou naše elektroniky řízeny mikroprocesorem, pro který vytváříme vlastní software dle požadavků zákazníka. Baterie je pomocí naší BMS ochrany při provozu několikanásobně jištěna hlídáním jejího stavu.
Ke standardně hlídaným stavům patří přebití baterie, monitoring provozní teploty baterie, překročení povoleného proudu (pro nabíjení i vybíjení) a balancování. Bezpečné odpojení baterie je zajištěno v případě zkratu na svorkách baterie, nízkého napětí pro provoz (tj. vybití baterie pod přípustnou hodnotu napětí článku), při překročení maximálního nabíjecího proudu.
Díky námi používanému řešení je možné velmi rychle a snadno přizpůsobit BMS požadavkům zákazníka a to jak parametry, tak rozměry DPS, vestavby, apod. V současné době jsou naše BMS určeny pro 3-16 článků LiIon v sérii (10,8 až 57,6V) a jmenovité proudy 50A i více.
BMS mohou mít pro komunikaci s nadřazeným zařízením, např. nabíječkou, vyvedenou komunikaci a to např SMBUS, HDQ, UART, RS232, I2C.
PŘEBITÍ
Ochrana proti přebití
NADPROUD
Ochrana proti nadproudu
TEPLOTA
Ochrana proti přehřátí
BALANCOVÁNÍ
Optimalizuje kapacitu akupaku
PROČ JE DŮLEŽITÉ BALANCOVÁNÍ ČLÁNKŮ?
Balancování článků je jednou z nejdůležitějších vlastností BMS elektroniky. V akumulátorových blocích, kde je použito více článků zapojených v sérii, dochází během provozních cyklů – nabíjení/vybíjení, k rozdílnému nabití jednotlivých článků. Tyto malé rozdíly jsou způsobeny odlišnými vlastnostmi jednotlivých článků, neboť neexistují dva zcela shodné články. Následkem je postupné rozcházení koncových napětí na článcích. Po určité době, vlivem těchto rozdílných napětí, jsou články nabíjeny jen z části a články tak využívají celý svůj napěťový rozsah, který bývá u typu Li-Ion v rozsahu od 3,0 V do 4,2 V. Nakonec dochází k situaci, kdy část článků pracuje v rozmezí 3,1 – 3,7 V a část 3,9 – 4,2 V (berte jako příklad). Čím je více článků v sérii, tím více je možností postupného rozbalancování akumulátoru.
Balancováním se zvyšuje kapacita baterie, kdy dochází k plnému nabití všech článků, které opět začnou pracovat v celém svém napěťovém rozsahu. Zároveň, což je podstatné, se prodlužuje životnost celého akumulátoru.
Pasivní balancér - sleduje napětí na článcích baterie v průběhu nabíjení. V případě rozdílu mezi jednotlivými články začne balancér zatěžovat články s nejvyšším napětím (do více nabitých článků teče méně proudu, do méně nabitých článků teče více proudu) a tím napětí na článcích srovnávat. Výsledkem pasivního balancování jsou články nabité na shodné napětí, avšak za cenu vyšších ztrát během nabíjení. Pasivní balancování není efektivní - nadbytečná energie se mění v teplo na zátěži.
Aktivní balancování - je řízeno procesorem během nabíjení i vybíjení. Monitorován je každý článek - špatný je vyřazen. Energie je aktivně mezi články transportována z jednoho nabitého článku do celé baterie nebo z celé baterie do jednoho méně nabitého článku. Přenos energie bude mezi články sousedícími nebo články v jedné sériové větvi a nebo v článcích mezi větvemi. Dochází ke zkrácení nabití baterie, prodloužení její životnosti a prodloužení doby provozu akupaku.
Úkolem BMS je hlídat, monitorovat, omezovat a komunikovat.
BMS HLÍDÁ
- napětí
- proud
- teplotu
- nabíjení
- vybíjení
- kondici baterie
BMS MONITORUJE
- napětí při nabíjení a vybíjení
- proud při nabíjení a vybíjení
- vnitřní impedanci článků
- uloženou energii
- vydanou energii
- celkovou dobu provozu
- počet nabíjecích cyklů
BMS KOMUNIKUJE
- SMBUS
- HDQ
- UART
- RS232
- I2C
- CAN BUS
BMS OMEZUJE
- špičky ze spotřebičů
- nadměrné vybíjení
- přehřátí a podchlazení
- přepětí během nabíjení
- podpětí během vybíjení
- přebití článků
