Siin artiklis annan ma vastused küsimustele "mis on BMS?, "miks seda vaja on?", mis rolli BMS mängib?" ja "kuidas valida BMSi?"
Mis on BMS?
Kasutan meelega inglisekeelset lühendit BMS, sest eesti keeles sellele head vastet ei olegi.
BMS ehk battery management system on seade, mis kaitseb akut. Eesti keeles oleks selle vaste "aku juhtimise süsteem" või "aku haldamise süsteem", kuid tegelikult on selle roll aku kaitsmine liigse laadimise ja mahalaadimise eest ning temperatuuri eest.
Lisaks annavad korralikumad BMSid tagasisidet ja andmeid aku elementides toimuva kohta, saab muuta laadimise ja mahalaadimise parameetreid. Väga headel BMSidel on ka mõningane aku elementide (passiivne) tasakaalustamise funktsioon.
Miks on BMSi vaja? Mis rolli BMS mängib?
LiFePO4 aku koosneb aku elementidest. 12V akus on 4tk 3.2V LiFePO4 aku elementi. Selle tähis on 4S, sest need 4 aku elementi on ühendatud seeriasse. 24V süsteemis on 8tk 3.2V aku elementi. Selle tähis on 8S, sest need 8 elementi on samuti ühendatud seeriasse. Jne
Iga LiFePO4 aku element on erinev isegi siis, kui pinge ja voolutugevus on samad - neil on erinev sisemine takistus. Selle tõttu nad laevad ja mahalaevad erineva kiirusega. Liiga kiire mahalaadimine toob kaasa temperatuuri tõusu. Kui kas või 1 element on vigane, võib see viia kogu ühendatud akupanga riknemiseni. Liiga kiiresti mahalaetav vigane aku element paisub, sest selles tekivad keemilised reaktsioonid, mille tagajärjeks on gaas. See võib lõhkuda elemendi või halbade asjade kokkulangemisel võib see viia ka väikese plahvatuseni.
BMS ei lase aku elementidel liiga täis laadida. Samuti ei lase see aku elemente liiga mahalaadida.
Kuigi BMSid on kõik erinevad, siis üldjuhul on 4S BMS programmeeritud järgmiste näitajate järgi:
- Absorption ehk aku maksimaalne laetuse tase: 14.5V
- Madala pinge katkestus: 10V
Ehk siis kui aku elementide pingete kogusumma ületab need numbrid, siis BMS katkestab ühenduse.
Ka jälgib BMS iga elemendi näitataid:
- Absorption ehk aku maksimaalne laetuse tase: 3.625V
- Madala pinge katkestus: 2.5V
Kui BMS tuvastab, et mõni element on saavutanud need numbrid, siis lülitab BMS aku järelt ära.
Head BMSid on ise programmeeritavad ja saad ise neid numbreid muuta, kuid seda ma ei soovita.
Kui sa ei kasuta BMSi, siis tulemuseks on tihti see:
Kuidas valida BMSi?
Heal BMSil on:
- üle- ja madala pinge kaitse
- voolutugevuse kaitse
- tasakaalustamise funktsioon
- temperatuuriandur
- ampritele vastavad kaablid
- täielikult programmeeritav iga telefoni ja arvuti operatsioonisüsteemiga
BMSi valikul on olulised lisaks eelpool nimetatud funktsioonidele ka:
- akupanga nominaalne pinge ehk kas 12V, 24V, 36V jne
- aku elementide laadimise / mahalaadimise näitarv. Üldjuhul on see alati 1C.
- inverteri suurus
- seeriasse ühendatavate erinevate BMSide ehk akude arv.
Minu jaoks on oluline ka hoida asjadel silm peal, seega BMSil peab olema telefoniga ühendamise funktsioon.
Esimene oluline näitaja sinu jaoks on mahalaadimise näitarv ja ehk ka inverteri suurus. Sellega on asi lihtne.
Kui sa kasutad 12V süsteemi ja soovid kasutada 2500W inverterit, siis sinu akupanga BMS peab olema minimaalselt 200A (2500 / 12 = 208A). Kui sul on 24V süsteem ja kasutad 2500W inverterit, siis sinu akupanga BMS peab olema min 100A (2500/24=104A).
Igal akul elemendi on oma laadimise ja mahalaadimise soovituslik suhtarv.
Näiteks selle aku elemendi soovituslik laadimise voolutugevus on 0.5C ehk nt 100Ah aku elemendi korral on see 50A.
Mahalaadimise soovituslik voolutugevus on1C ehk pidev mahalaadimise voolutugevus võib olla 100Ah aku elemendi korral 100A. 12V süsteemi korral on see 1200W. Kui kasutad 200Ah aku elemente, siis 2400W jne.
Siin on ära toodud ka maksimaalsed laadimise ja mahalaadimise tasemed, kuid need on vaid väga hetkeliseks vajaduse katmiseks. Tegemist on sööstuga ehk kui sa kasutad näiteks veepumpa, siis selle töövool võib küll olla 500W, kuid käivitamise vool on 1500W.
Ka hea BMS lubab hetkelist sööstu, kuid mitte 3 korda üle nominaalse voolutugevuse.
Näiteks see BMS, mis on 100A BMS, see lubab vaid lühiajaliselt 130A kasutada.
Ma tean, et see võib näida keeruline ja see kusjuures ongi, kuid väga hea lahendus selle vastu on - hoia see lihtsana.
Näiteks:
- kui sul on 12V süsteem ja tarbimine on 2400W, siis kasuta 4 tk 3.2V 200Ah LiFePO4 aku elementi ja 4S 200A BMS.
- kui sul on 12V süsteem ja tarbimine on 1200W, siis kasuta 4 tk 3.2V 100Ah/ 200Ah LiFePO4 aku elementi ja 4S 100A / 120A BMS.
- kui sul on 24V süsteem ja tarbimine 4000W, siis kasuta 8 tk 3.2V 200Ah LiFePO4 aku elementi ja 8S 200A BMS.
jne
Hoia BMSi amprite arv sama, mis aku elementide amprite arv. Nii kui nii on aku elementidel mahalaadimise näitaja 1C. Kõige halvem tegu, mida sa oma aku elementidele teha saad, on panna suurem BMS, kui on aku elementide mahtuvus. On inimesi, kes panevad 100Ah aku elementidele 200A BMSi. See on väga halb idee, sest nii su aku elemendid ei kesta kaua. Lühiajaline liigne koormus ei ole probleemiks, kuid kui koormus on suurem pikka aega või pidevalt, siis sinu kallis aku kaua vastu ei pea. Kindlasti mitte 2000+ tsüklit.
Kui see asi jäi sulle veel liiga keeruliseks, siis osta parem kohe LiFePO4 aku. Seejuures see pole alati palju kallim.
Mida teha siis, kui sul on kasutada 8 tk 3.2V 100Ah LiFePO4 aku elementi, kuid süsteem on 12V?
Siis paned aku elemendid enne kahe kaupa paralleelselt ja saad kokku 4 komplekti kaheseid aku elemente. Iga kahene aku element on sellisel juhul 3.2V (100+100)200A.
Need kahesed ühenda omakorda seeriasse. Seega kokku on sul 2P4S konfiguratsioon ehk 12.8V 200Ah akupank. Sinu BMS on jätkuvalt 4S, kuid BMSi suurus sõltub koormusest.
Akude ühendamise võimalustest teen teise artikli, kuid loodan, et said põhimõtetest aru.
Väldi kindlasti neid kolme viga:
1) tundmatu BMS tundmatult müüjalt
2) BMSi suurus ületab mitmekordselt aku nominaalse mahtuvuse;
3) sa ei kasuta BMSi
