Системы управления аккумуляторной батареей (BMS)

[zap]

Всё-таки не хватает отдельной темы про BMS-ы. Отдельные посты были в теме про литий-полимер и литий-железо, но лучше было бы вывести это в отдельную тему т.к. BMS'ы для разных типов аккумуляторов практически не отличаются друг от друга.

Сегодня получил две BMS'ки от Tehao Power под 16-ячеечный LiFePO4 аккумулятор, купленную на алибабе: http://www.aliexpress.com/store/202665/210219440/Battery-BMS.html

Впечатления пока самые положительные: во-первых поражает очень малый размер, я даже не ожидал. Если прижать большой палец, то помещается целиком на ладони в ширину (остальные пальцы не закрывает совсем). На фото ниже я поставил рядом для сравнения элемент типоразмера 18650.

Во-вторых, сделано очень аккуратно, никакого ручного труда, видно что сделано промышленно, каждый девайс имеет индивидуальный серийный номер (мой 10M101902 ). Типоразмеры деталей самые мелкие - резисторы и конденсаторы аж 0405 или что-то около того.

Схема не похожа ни на одну из тех, что я раньше видел. На каждый канал по два оптрона, одно TL431 в SOT корпусе, один непонятный транзистор с надписью на корпусе "SP" и непонятная шестиногая микруха 211288 в microSOT, куча резисторов, один керамический конденсатор и один диод. Плата расчитана на 17 каналов (?!) но запаяны детали только от 16-ти.

В качестве ключей стоят 5 непонятных мосфетов в корпусе TO220. Сверху на всю схему на белых соплях (в затвердевшем виде напоминающих твёрдую пластмассу) закреплён алюминиевый радиатор, покрашенный под медь , поэтому починка/доработка схемы проблематична - отодрать не представляется возможным.

В углу платы располагается 14-ногая микросхема с надписью "TEHAO POWER"/"MCU P05S". Скорее всего, какой-нибудь перебитый микроконтроллер.


(щёлкните чтобы открыть снимок в высоком разрешении)

Пока не тестировал, ибо не на чем - ячейки, из которых собираюсь делать новый аккумулятор приедут только через месяц в лучшем случае. Пока попробую сварганить какой-нибудь простой "аккумулятор" из пяти-десяти элементов 18650, посмотрю как работает.

[илс]

Поздравляю с приобретением!

Компактная BMS это хорошо, как известно, на электровеле  каждый кв. см. на учете

Особенно понравился радиатор. Минимум выступающих частей, при максимальной рассеиваемой поверхности.
А вот мне, на БМС от Single Labs, пришлось радиатор делать самостоятельно
Конечно получилось топорно и оч. проблемно с точки зрения гидроизоляции (см. на фото), т.к. БМС расположена на батарее и при любом дожде есть риск попадания воды.
А без радиатора никак, при зарядке он греется до 150С (а может и выше, т.к. если брызнуть водой, то шипит оч. бурно)
Из плюсов - есть красные индикаторные светодиоды, по свечению которых можно оценить результат балансировки и быстро вычислить дохлые ячейки.
А в вашей есть такие индикаторы?

[илс]

И еще... не без удивления обнаружил по соседней от приведенной, уважаемым ZAP ссылке, похожую БМС, как раз подходящую для моего текущего сетапа со съемной батареей на 16S2P LIPO:

http://www.aliexpress.com/store/202665/210219440-320936739/60V-16S-electric-car-battery-BMS.html

Был удивлен, потому что искал в сети БМС  для литий-полимера, без всякого успеха.
Именно поэтому, на выходных сделал БМС из селлогов (см. на фото),... в принципе работает неплохо, границы регулируются в широких пределах, ... но надо еще испытывать, в разных режимах, в т.ч и на устойчивость к дождю и снегу 

Так вот, вопрос о границах напряжений для указанной по ссылке BMS,... не слишком ли они задраны для нежных к разряду и особенно к ПЕРЕЗАРЯДУ (4.3В?) липолей?

Description

60V E-Bike Battery BMS 16cell
Protection series battery cell numbers    16cell
Over charge protection voltage        4.25V±0.05V
Over discharge protection voltage   2.90V±0.15V
Over charge restoring voltage           4.05V±0.08V
Over discharge restoring voltage      3.00V±0.15V
Continuous working current             30A
Max working current                         60A

Хотелось бы выслушать мнение экспертов, прежде чем заказывать эту красоту

[Vetal]

А вот мне, на БМС от Single Labs, пришлось радиатор делать самостоятельно

А без радиатора никак, при зарядке он греется до 150С (а может и выше, т.к. если брызнуть водой, то шипит оч. бурно)

Ну 150 -это конечно Вы перегнули палку,т.к. макс.допустимая температура самих кристалов 175 град.. Какими же токами Вы заряжаете батарею что полевики с милиомными сопротивлениями греются? Или там биполярный транзистор в качестве регулятора используется от сигналов с ячеек и работает в линейном режиме. Если нет(стоит полевик),то может он не полностью открывается, померьте тестером.

[zap]

Нет, никаких светодиодов к сожалению нет
Попробую хотя бы частично схему нарисовать, может придумаю куда светодиоды втюхать.
Мне тоже интересно, какие ячейки вошли в режим балансировки, а какие ещё заряжаются.

Касательно BMS для липовых котлет - он там их продаёт партиями от 30 штук, но вроде можно поговорить с продавцом, попросить выставить счёт за одну-две штуки.

Мне вот ещё интересно, во время балансировки кто там конкретно греется? И у меня, и у Вас в BMS вижу лишь очень мелкие SMD детальки, не те ли мелкие SMD резисторы используются для рассеивания лишнего тока

А у Вас что, греются мосфеты при зарядке? Если это так то, как мне кажется, это абсолютно ненормально. Они должны быть либо полностью открыты, либо полностью закрыты, поэтому на них и не предусмотрено радиатора. Если греются, значит что-то не в порядке.

[илс]

Во время балансировки, на моей БМС, детали слегка теплые, окло 40С.

Что касается 2-х мосфетов, которые , как я понимаю, должны отключать зарядник, после окончания процесса зарядки/балансировки, то их аномальный нагрев мне тоже трудно объяснить, хотя они коммутируют достаточно большую мощность (ток=5А, U=65В-75В)
Температура кристалла поднимается явно выше 175С,... это легко подсчитать, т.к. это температура размягчения припоя, которым транзисторы припаяны к плате 
Я бы конечно предположил, что это дефект конкретной БМС, но это уже 2-я БМС, у которой те же сиптомы с перегревом.
Кроме того, andreym сообщал об аналогичной проблеме самовыпаивания зарядных ключей на его БМС от SingleLab.

Скажите, а если в батарее 20S есть дефектные ячейки ЛЖФ ((2 канала с нулевым или близким к нулю (1,3в) напряжением)), они могут быть причиной того, что БМС дает сигнал на неполное открытие мофетов?

[I3DMAN]

Привет всем. На форуме раскидано очень много мнений о всевозможных BMS Разных фирм изготовителей. Хотелось бы объединить все мнения в одной ветке. и собрать побольше информации о доступных на сегодняшний день контроллерах применяемых в аккумуляторах. можно даже структурировать ответы:
1- Кто производитель. что можно в кратце сказать об изготовителе. (Может так что например МК они кляпают лучше. А вот с микросхемами, как-то не получается никак) И естественно где можно купить.
2- Для каких типов элементов подходит данная BMS.(LiPo? NiMH? и т.д.)  Какое их колличество можно подключать. На какие ВАХ расчитаны (48В, 20А, 36в, 10А, и т.д.)
3- Главные преимущества BMS'ки. (Какие уровни защиты. Отключение питание элементов по напряжению. Наличие подключения зарядки батареи от рекуперации.)
4- Недостатки (слабые элементы. отсутсвие например какой-нибудь защиты. велик шанс закоротить. или вырубается как раз при разгоне. )

[DarthGray]

Скажите, а если в батарее 20S есть дефектные ячейки ЛЖФ ((2 канала с нулевым или близким к нулю (1,3в) напряжением)), они могут быть причиной того, что БМС дает сигнал на неполное открытие мофетов?

Если это нижние по схеме ячейки (ближе к земляному проводу), то однозначно причина в этом
Напруга на открывание ключей как правило берётся с 4-х нижних ячеек

[zap]

Что касается 2-х мосфетов, которые , как я понимаю, должны отключать зарядник, после окончания процесса зарядки/балансировки, то их аномальный нагрев мне тоже трудно объяснить, хотя они коммутируют достаточно большую мощность (ток=5А, U=65В-75В)

То есть греются мосфеты, которые должны отключать батарею по окончании зарядки? Тогда дело не в том, что они неполностью открываются (а, следовательно, не в том что нижние 4 ячейки просели) а в дефекте схемы, из-за которой мосфеты не закрываются полностью. Возможно, тут играет роль как раз разброс параметров разных экземпляров мосфетов - скажем, в опытном образце попался экземпляр, который от 3-х вольт на затворе уже полностью закрывался, а в процессе производства попалась партия, которая закрывается только от 2V, а при 3V они приоткрыты, отчего и греются.

Надо бы схему силовой части нарисовать, возможно, совместными усилиями найдём ошибку.

Хм, а вот ещё, например, какая мысль. Не может ли быть так, что при включении нижних ячеек в состояние балансировки суммарное напряжение на нижних 4х ячейках падает, и мосфет уже не получается удержать в полностью открытом состоянии? Всё зависит от того, из какого места берётся напряжение для силовой части схемы - если напрямую с ячеек, то вряд ли они настолько проседают, а если за каким-нибудь токоограничивающим резистором, то вполне. Тем более, если низшие ячейки просевшие, значит они как раз первыми включают "проходной" режим.

[andreym]

Скажите, а если в батарее 20S есть дефектные ячейки ЛЖФ ((2 канала с нулевым или близким к нулю (1,3в) напряжением)), они могут быть причиной того, что БМС дает сигнал на неполное открытие мофетов?

Если это нижние по схеме ячейки (ближе к земляному проводу), то однозначно причина в этом
Напруга на открывание ключей как правило берётся с 4-х нижних ячеек

бмс-ки сигналаб, которые на пинг-овских батарейках стоят по умолчанию, к сожалению имеют такой косяк
та что была у меня начинала разогревать зарядный транзик(он там один кстати был) до отпаивания этого самого транзика от платы  при токе выше 4-4.5 ампер (при 2.5амперах все работало в нормальном режиме и ничего не отпаивалось)
думаю именно потому пинг и пишет что максимальный зарядный ток для батареи с такими бмсками равен 5 ампер
а не потому что элементы не могу заряжаться бОльшим током
я решил эту проблему несколько иначе - а именно заряжал через разрядные транзисторы(поскольку там всеравно есть обратные диоды и ничего при этом не греется)
единственный косяк с таким подключением что по сути не работает отключение зарядки при превышении напряжения какой-то из ячеек больше 3.9вольт, но, как показывает практика - если батарейка изначально сбалансирована то этот порог при нормальном использовании практически никогда не превышается
протестировано на Cammy_CC-шной батарейке на 15ач номинальной емкости
первые несколько раз было немного страшно что какая то из ячеек может перезарядиться потому проверял под конец заряда тестером
потом понял что при моем зарядном токе в 6.5ампер ни одна из ячеек не убегает выше 3.7 даже при предварительном полном разряде батареи(тоесть до отключения бмс)
к слову зарядник был настроен на напряжение 3.6*16+0.2вольта тоесть чуть ниже порога срабатывания балансиров (на этой бмс они врубались на 3.6вольта что меня очень порадовало поскольку не вижу смысла кипятить фосфат выше 3.55-3.6) в результате после зарядки все светодиодики немножко помаргивали но не горели постоянно и батарейка была идеально сбалансирована
Кстати зарядник обычный минвелл+зарядка от ноута - тоесть СС\CV без всяких там отключений при достижении какого то напряжения
учитывая что напряжение в конце заряда на ячейках 3.6 вольта то ток падает практически до 0 и ячейкам не будет плохо даже если оставить зарядник на ночь.

Вообще ктото на ES форуме писал что можно поменять этот несчастный транзик на бмске на нормальный типа 4110 и тогда проблемы с перегревом исчезают
думаю что это связано даже не столько с низким внутренним сопротивлением 4110 сколько с низким порогом отрывания - видимо в схеме управления какой то косяк с открывающим напряжением и транзик действительно неполностью открыт.

[илс]

Если это нижние по схеме ячейки (ближе к земляному проводу), то однозначно причина в этом
Напруга на открывание ключей как правило берётся с 4-х нижних ячеек

Спасибо за информацию, этого не знал

В принципе, у меня есть абсолютно новая БМС от Пинга, есть новые пакетики на замену убитых и на днях ожидаю маломощную зарядку на 3А, отправленную Пингом по гарантии. После восстановительного ремонта,  снова замерю температуру ключей, благо теперь для этого есть замечательный бесконтактный инфракрасный термометр с dealextream
Надеюсь, что после появления опыта эксплуатации этих БМС, отказов будет меньше, в т.ч. и с батареей, т.к. есть веское предположение, что батарейные ячейки вышли из строя именно из-за дефектов БМС (одно время ярко горел красный светодиод из-за пробитых транзисторов/микросхем в самом крайнем к минусу канале... 

[илс]

к слову зарядник был настроен на напряжение 3.6*16+0.2вольта тоесть чуть ниже порога срабатывания балансиров (на этой бмс они врубались на 3.6вольта что меня очень порадовало поскольку не вижу смысла кипятить фосфат выше 3.55-3.6) в результате после зарядки все светодиодики немножко помаргивали но не горели постоянно и батарейка была идеально сбалансирована
Кстати зарядник обычный минвелл+зарядка от ноута - тоесть СС\CV без всяких там отключений при достижении какого то напряжения
учитывая что напряжение в конце заряда на ячейках 3.6 вольта то ток падает практически до 0 и ячейкам не будет плохо даже если оставить зарядник на ночь.

Кстати важная тема для обсуждения.

Я выше (и в других темах) писал, что китайские недорогие БМСки имеют слишком широкие интервалы, как по нижнему, так и по верхнему напряжению, что не лучшим образом сказывается на жизни батарей.
И если нижний порог не так критичен (можно  планировать поездки, чтобы не разряжать батарею в ноль), то верхний предел определяется только конструкцией BMS (если нет опыта или возможности изменять порогог отключения блока питания)

В связи с этим есть идея - сделать на БМС микропереключатель с 2-мя положениями напр. Economy и Full Power.
Full power оставить, как есть, а в экономичном , т.е. значительно продлевающем ресурс батарее режиме, сузить границы, напр. на 10%.
Соответственно, сам пользователь, в зависимости от своих требований к ресурсу/енергоемкости батареи, мог их гибко регулировать.

Как по вашему, насколько это усложнит/удорожит конструкцию и стоимость широкораспрастраненных БМС? А то ведь можно подкинуть это рацпредложение предпримчивым братьям-китайцам 

[FAS_r7]

Транзики в БМС греются - это не дело.  Проверьте напряжение на их затворе (вольтметр на левую и среднюю его ноги). Сколько показывает во время заряда, и после их закрывания БМСиной?

БМСка с порогами 2,75 и 4,3В - это просто убийца акков, не брать такое гэ ни за что.

Сместить пороги в дешевых БМСках будет не простым занятием, да и не дешевым.
Для этого как раз и задумывался проект "улучшенная БМС" на микроконтроллерах. Там можно всё что угодно замутить.  Но пока тема не активна, ни у кого не находится времени/сил/желания всё это спаять и напрограммить. хотя попытки были, не однократно.

[mevial]

Транзики в БМС греются - это не дело.  Проверьте напряжение на их затворе (вольтметр на левую и среднюю его ноги). Сколько показывает во время заряда, и после их закрывания БМСиной?

БМСка с порогами 2,75 и 4,3В - это просто убийца акков, не брать такое гэ ни за что.

Сместить пороги в дешевых БМСках будет не простым занятием, да и не дешевым.
Для этого как раз и задумывался проект "улучшенная БМС" на микроконтроллерах. Там можно всё что угодно замутить.  Но пока тема не активна, ни у кого не находится времени/сил/желания всё это спаять и напрограммить. хотя попытки были, не однократно.

Да с сигналабовскими бмс всё предельно ясно, там управление зарядными транзиками неправильное, они просто недооткрываются, либо менять транзики, рекомендуют поставить 4110(кстати AndreyM обещал попробовать), либо не использовать зарядный вход, а окончание заряда предоставить зарядному устройству в виде правильного на нём напряжения.

[Studior]

Транзики в БМС греются - это не дело.  Проверьте напряжение на их затворе (вольтметр на левую и среднюю его ноги). Сколько показывает во время заряда, и после их закрывания БМСиной?

БМСка с порогами 2,75 и 4,3В - это просто убийца акков, не брать такое гэ ни за что.

Сместить пороги в дешевых БМСках будет не простым занятием, да и не дешевым.
Для этого как раз и задумывался проект "улучшенная БМС" на микроконтроллерах. Там можно всё что угодно замутить.  Но пока тема не активна, ни у кого не находится времени/сил/желания всё это спаять и напрограммить. хотя попытки были, не однократно.

Приветствую всех, около полугода читаю ваш форум, сначала просто следил за разделом электровелосипедов, сейчас решил купить МК + элементы для батареи ЛиФеПО4, а контроллер, зарядку, БМС - сделать своими силами, сейчас для этого есть  и время, и средства.

Начать хочу с БМС, разработать и опробовать ее на 4-х ячеечной батарее для питания светодиодной фары, а потом опробованные решения применять в тяговой батарее.

Но перед тем как делать, надо сформировать задание)
вот что я понял из прочитанного:

БМС при заряде:
     - защищает от перезаряда всю батарею.
     - балансирует ячейки.
при разряде:
     - защищает батарею от переразряда



Но прочитав основные темы (про лифер, липо, и прочие) не смог понять и четко представить, как же именно это происходит...

Защита от перезаряда - отключение батареи от зарядки при верхнем пределе напряжения на всей батарее,
Защита от переразряда - отключение батареи от нагрузки при достижении нижнего порога напряжения на любой ячейке
Балансировка - индивидуальное отключение зарядившихся быстрее ячеек, подключение вместо них балансировочного резистора, на котором упадет 3.2 В ( чтобы на оставшихся ячейках напряжение не возросло ) и так пока не зарядятся все ячейки.

Прошу поправить и уточнить мое представление про БМС.

[yokneamcity]

Попробую объяснить по таблице для БМС на фото.
Защита от перезаряда - отключение батареи от зарядки при верхнем пределе напряжения на одной из ячеек(3,9В на ячейку).В этот момент включается балансировка и когда напряжение на ячейке упадёт до 3,8В-БМС снова подключит батарею к зарядке.
Отключение батареи от зарядки при верхнем пределе напряжения на всей батарее-по моему в этой бмс нет этой функции.

Защита от переразряда - отключение батареи от нагрузки при достижении нижнего порога напряжения на любой ячейке(2В)
Когда напряжение ячейки поднимется до 2,3В ,батарея будет снова подключена к нагрузке.
Балансировка - при превышении определённого  предела напряжения одной из ячеек(3,5В),к ней параллельно подключается балансировочный резисор и остаётся подключеным,пока напряжение не упадёт до заданного(3,5В).
Защита от превышения разрядного тока и короткого замыкания нагрузки.Длительный разрядный ток-20А,кратковременный 90А.

[Vetal]

Транзики в БМС греются - это не дело.  Проверьте напряжение на их затворе (вольтметр на левую и среднюю его ноги). Сколько показывает во время заряда, и после их закрывания БМСиной?

БМСка с порогами 2,75 и 4,3В - это просто убийца акков, не брать такое гэ ни за что.

Сместить пороги в дешевых БМСках будет не простым занятием, да и не дешевым.
Для этого как раз и задумывался проект "улучшенная БМС" на микроконтроллерах. Там можно всё что угодно замутить.  Но пока тема не активна, ни у кого не находится времени/сил/желания всё это спаять и напрограммить. хотя попытки были, не однократно.

Приветствую всех, около полугода читаю ваш форум, сначала просто следил за разделом электровелосипедов, сейчас решил купить МК + элементы для батареи ЛиФеПО4, а контроллер, зарядку, БМС - сделать своими силами, сейчас для этого есть  и время, и средства.

Начать хочу с БМС, разработать и опробовать ее на 4-х ячеечной батарее для питания светодиодной фары, а потом опробованные решения применять в тяговой батарее.

Но перед тем как делать, надо сформировать задание)
вот что я понял из прочитанного:

БМС при заряде:
     - защищает от перезаряда всю батарею.
     - балансирует ячейки.
при разряде:
     - защищает батарею от переразряда

защита от превышения токов

Но прочитав основные темы (про лифер, липо, и прочие) не смог понять и четко представить, как же именно это происходит...

Защита от перезаряда - отключение батареи от зарядки при верхнем пределе напряжения на всей батарее,

При достижении на какой либо ячейке 3.6В вклюается балансир этой ячейки, при достижении на любой 3.9В - происходит отключение от зарядки,при снижении напряжения снова происходит подключение(ну это примерно так у китайцев, что не желательно если уж делать самому, верхние допустимые пороги уменьшают срок службы)

Защита от переразряда - отключение батареи от нагрузки при достижении нижнего порога напряжения на любой ячейке

При превышении токов, тоже отключать нагрузку

Балансировка - индивидуальное отключение зарядившихся быстрее ячеек, подключение вместо них балансировочного резистора, на котором упадет 3.2 В ( чтобы на оставшихся ячейках напряжение не возросло ) и так пока не зарядятся все ячейки.

Не отключение ячеек,а просто включение балансира, который будет пропускать через себя ток в обход ячейки.

Прошу поправить и уточнить мое представление про БМС.

Почитайте для начала всю тему https://electrotransport.ru/index.php/topic,2897.0.html , и все вопросы прояснятся.
А тут https://electrotransport.ru/index.php/topic,3174.0.html Павел предложил прикольный и простой способ балансировки, без лишних нагревов балансирными резисторами, делал бы себе сейчас,сделал бы так.

[Studior]

Спасибо большое за толчок в нужном направлении !