Анализируем распространенные неисправности BMS – управляющего устройства Li-ion аккумуляторов

Battery Management System, BMS плата или система управления аккумуляторной батареей – это электронный модуль, который обязательно устанавливают на аккумуляторные батареи Li-ion группы, в т. ч. на модели подгруппы LiFePO4. Плата БМС обеспечивает мониторинг рабочих параметров и защиту АКБ от возможных рисков. В частности, она контролирует уровень заряда и разряда аккумуляторной батареи. Когда напряжение достигает верхней или нижней границы рабочего диапазона, она отключает АКБ от зарядного устройства или от нагрузки.

Также BMS плата защищает батарею токовых перегрузок, перегрева, разбалансировки ячеек. Она отслеживает рабочие параметры (напряжение, температуру, токи заряда и разряда) и не допускает работу АКБ, если какой-либо из параметров выходит за пределы безопасного диапазона. Поэтому наличие, исправность и корректная работа БМС платы – важное условие для безопасного использования Li-ion батарей, повышения их эффективности и продления срока службы.

При поломке или отказе BMS платы батарея подвергается рискам глубокого разряда, перезаряда, токовых перегрузок, перегрева и другим опасностям. В результате литий-ионная АКБ преждевременно выходит из строя или даже возгорается из-за теплового разгона. Поэтому важно использовать надежные модули защиты и систематически проверять их работоспособность.

Распространенные неисправности BMS плат

Неисправная БМС плата чаще всего приводит к тому, что аккумуляторная батарея перегревается. Причиной сильного нагрева АКБ обычно является отказ системы тепловой защиты. Для устранения таких неполадок нужно проверить датчики температуры и заменить BMS плату. Причиной перегрева может стать и перезаряд, и токовая перегрузка. В любом случае, если плата мониторинга и защиты не справляется со своими задачами, ее нужно заменить.

Но иногда неполадки в работе Li-ion батареи связаны не с неисправностью БМС контроллера, а со срабатыванием защиты или другими причинами. Например:

1.  Если АКБ не заряжается, причиной может быть срабатывание защиты от перенапряжения. В таком случае требуется проверка зарядного устройства и BMS контроллера.

2.       Если АКБ не дает выходного напряжения, возможно, срабатывает защита от токовых перегрузок. Проверьте, соответствует ли подключенная нагрузка возможностям используемой батареи.

3.       При быстром разряде АКБ стоит проверить, не разбалансированы ли ячейки. Возможно, в дополнение к БМС контроллеру нужно оснастить батарею более мощным балансиром.

4.       БМС плата может не работать из-за обрыва цепи.

5.       Неисправной может быть сама батарея, а не плата защиты. Чаще всего проблемы в работе литиевых АКБ возникают из-за выхода из строя одной или нескольких ячеек. В таком случае ремонт сводится к повторной сборке батареи с заменой неисправных элементов.

Диагностика БМС контроллера

Для проверки BMS платы понадобится, как минимум, мультиметр, зарядное устройство и потребитель энергии (нагрузка). Если нужно подробно проанализировать работу схемы, понадобится еще и осциллограф, а если модуль защиты поддерживает связь по Bluetooth или CAN, для получения сведений о состоянии АКБ пригодится еще и соответствующее программное обеспечение.

Работоспособность БМС контроллера обычно проверяют так:

1.       Подключают мультиметр к выходным клеммам батареи и измеряют напряжение. Сопоставляют измеренное значение с номинальным.

2.       Мультиметром измеряют напряжение на каждом элементе питания. При разнице более 0,05 В делают вывод о недостаточной балансировке ячеек.

3.       Подключают к АКБ оборудование с потреблением тока выше допустимого максимума. Если БМС плата исправна, при подключении такой нагрузки должна сработать защита от перегрузки, в результате чего произойдет автоматическое отключение батареи от потребителя ее энергии.

4.       При поддержке Bluetooth или CAN-интерфейса подключают БМС контроллер к компьютеру или диагностическому модулю, и ПО отображает информацию о состоянии батареи. По полученным данным о напряжении элементов, токе, температуре и сбалансированности ячеек можно судить о состоянии АКБ и работе BMS модуля.

Выводы

БМС плата – важное звено в обеспечении стабильной и безопасной работы Li-ion или LiFePO4 батареи. Но иногда в работе этого электронного модуля возникают неполадки, которые грозят преждевременным износом или даже возгоранием АКБ. Чтобы минимизировать такие риски, нужно следить за состоянием батареи и периодически диагностировать BMS контроллер, особенно если есть подозрения на его неисправность или ошибки в работе. Это позволит своевременно заменить неисправную BMS, защитить АКБ от критических режимов работы и продлить срок ее службы.

Ранее в нашем блоге вышла статья о развитии и эволюции литиевых аккумуляторов.