Зачем вообще нужен BMS?
BMS (Battery Management System) — это «мозг» литиевой батареи, который следит за её состоянием и не даёт ей выйти за безопасные пределы. Для LiFePO4 это особенно важно, потому что сами по себе ячейки очень живучие, но плохо переносят перезаряд, глубокий разряд и перегрев.
У LiFePO4 аккумулятора внутри не одна большая «банка», а десятки отдельных ячеек, соединённых между собой. Со временем каждая из них ведёт себя немного по‑разному: одна заряжается чуть быстрее, другая — медленнее, третья сильнее греется. Без BMS это приводит к трём основным проблемам:
- одна ячейка перезаряжается и выходит из строя;
- другая уходит в глубокий разряд и теряет ёмкость;
- при перегреве возрастает риск аварии и возгорания.
BMS следит за каждым таким параметром и при необходимости ограничивает или полностью отключает батарею, чтобы она не уничтожила сама себя и не повредила подключённое оборудование.
Основные функции BMS в LiFePO4
-
Контроль напряжения на каждой ячейке
BMS измеряет напряжение каждой ячейки и не даёт ему выйти за безопасный диапазон (обычно примерно от 2.5 до 3.65 В на ячейку).
- При перезаряде BMS отключает зарядное устройство или даёт команду инвертору остановить заряд.
- При глубоком разряде BMS отрубает нагрузку, чтобы не «убить» ячейки.
-
Контроль тока
BMS измеряет ток зарядки и разрядки и сравнивает его с допустимыми значениями для батареи.
- При перегрузе (слишком большой ток) система отключает батарею, защищая ячейки и кабели.
-
Контроль температуры
На батарее есть термодатчики. BMS следит, чтобы температура не вышла за нормальные рамки.
- При перегреве заряд либо ограничивается, либо полностью отключается.
- Зарядка при сильном морозе также может блокироваться, чтобы не повредить LiFePO4 ячейки.
-
Балансировка ячеек
Даже когда все ячейки новые, они немного отличаются по характеристикам. Со временем разница увеличивается, и без балансировки часть ячеек будет недозаряжена, а часть — перегружена.
Балансировка — это выравнивание уровней заряда ячеек, чтобы они «идти в ногу» и батарея работала как единое целое. -
Связь с внешними устройствами
Современный BMS общается с гибридным инвертором, зарядным устройством и иногда с мобильным приложением через CAN, RS485, Bluetooth или Wi‑Fi.
Так пользователь может видеть процент заряда, температуру, состояние здоровья (SOH) и ошибки батареи.
Пассивная против активной балансировки!
Балансировка — отдельная важная тема.
Пассивная балансировка
При пассивной балансировке BMS «сливает» лишний заряд с более заряженных ячеек через резистор, превращая его в тепло.
- Простая и дешёвая схема.
- Подходит для большинства бытовых LiFePO4 батарей.
- Минус — энергия просто теряется, а процесс выравнивания идёт медленно.
Фактически BMS слегка подтормаживает более заряженные ячейки, пока остальные их «догоняют».
Активная балансировка
При активной балансировке BMS не сжигает энергию, а перекачивает заряд от более заряженных ячеек к менее заряженным через специальные схемы.
- Быстрее выравнивает ячейки.
- Экономит энергию, повышая общий КПД батареи.
- Сложнее и дороже в реализации, чаще используется в больших ESS и EV.
Для домашней LiFePO4 батареи чаще всего применяют пассивную балансировку — она дешевле и надёжнее, а разница в эффективности незаметна для типовых мощностей.
Почему в LV аккумуляторах BMS встроен внутрь?
Низковольтные LiFePO4 батареи (например, 12 В, 24 В, 48 В) имеют сравнительно небольшое количество ячеек в серии (обычно 4–16). Для такой конфигурации удобно и логично:
- встроить BMS прямо внутрь корпуса;
- вывести только силовые клеммы и, иногда, коммуникационный порт.
Плюсы такого подхода:
- пользователь видит «готовый» продукт: подключил плюс и минус — и всё работает;
- меньше проводов, контактов, точек отказа;
- проще монтаж и меньше шансов сделать ошибку при подключении.
Именно поэтому любые 48‑вольтовые LiFePO4 батареи для домашних ESS идут с уже установленным BMS и отдельного внешнего блока для них не требуется.