Wszystko o budowie rowerów elektrycznych
07Maj

BMS (zasada działania)

Wstęp

Nie zrozum mnie źle po przeczytaniu tego tekstu. W praktyce użytkowej akumulatora z BMSem prawdopodobnie akumulatory aż do swojej „śmierci” nigdy się same nie rozjadą, nie będzie różnic w napięciach, nie będziesz musieć sprawdzać ich systematycznie ani wyrównywać ich ręcznie, rower będzie jeździć idealnie ku twojej uciesze. Opisałem to co poniżej, żebyś wiedział czym jest BMS, co tak właściwe robi, jak i dlaczego. Wiedza jest ważna, nawet, jeśli w większości nie będzie nigdy zastosowana 🙂

 

BMS to szalenie ułatwiający życie wynalazek. Nie zwalnia on jednak z myślenia i świadomości/znajomości procesów jakie automatyzuje.

Poniżej znajduje się kilka mniej i bardziej ważnych wskazówek, rad, wytycznych itp, które warto wziąć pod uwagę, ponieważ bazują na dużych pokładach praktyki, a nie przeczytasz o tym w żadnym innym miejscu 🙂

  • Aby BMS prawidłowo pracował potrzebuje między wyłączeniem się ładowarki, a rozpoczęciem jazdy przynajmniej 2-3h czasu „dla siebie” na rozpoczęcie procesu konserwacji/balansowania. Jeśli naładujesz rower i od razu ruszysz to skutecznie uniemożliwisz mu pracę nad wyrównywaniem akumulatorów. On to robi zaraz po zakończeniu ładowania, nawet jeśli rower stoi głuchy i ciemny, to BMS pracuje pełną parą :). Oczywiście, abyś zrozumiał mnie właściwie, nic nie zabrania Ci jechać zaraz po naładowaniu. Ale jeśli będziesz tak robić ciągle, to z biegiem czasu będzie to niewłaściwe zachowanie i potencjalnie szkodliwe. Ja preferuję ładowanie roweru przez noc. Włączam ładowarkę o 21, o 1 w nocy sobie skończy ładować i do rana ma duuużo czasu na to co potrzebuje. Oczywiście w weekendy nie czekam i jak tylko ładowanie się skończy to rower już jest w trasie 🙂
  • Pamiętaj, aby po zbudowaniu akumulatora i po połączeniu go z BMSem i rowerem podczas pierwszej jazdy dokonać sprawdzenia poprawności jego działania.
  • Nie umieszczaj miedzy BMSem, a baterią żadnych urządzeń, w szczególności boczników watomierzy czy przetwornic. BMS chroni akumulator przed rozładowaniem i zniszczeniem, ale tylko przed źródłami rozładowania podłączonymi za nim, a nie przed nim.
  • Nie mierz napięć cel w rozładowanym akumulatorze. To, że im mniej ma energii tym bardziej ma rozjechane cele to jest normalne. Znacznie więcej o stanie akumulatora powie Ci pomiar na naładowanym do pełna.
  • W dobrym zwyczaju jest raz na jakiś czas (powiedzmy raz na 2-4 tyg lub np co 25 cykli ładowania) zmierzyć na gnieździe ładowarki roweru przy jakim napięciu ładowarka kończy ładowanie. Powinna przy takim, jakie posiada napięcie, czyli dla akumulatora 12s napięcie mierzone powinno wynosić około 50.4V. Jeśli jest niższe, np 49V to oznacza rozjazd akumulatora i wskazane jest przeprowadzić procedurę wyrównywania akumulatorów (patrz niżej).

Diagnoza problemów z akumulatorem.

Bardzo prosto jest nadzorować akumulator z BMSem. Jak już wspomniałem, polega to na pomiarze napięcia zakończenia ładowania na gnieździe ładowarki po odczekaniu koło 3h po zakończeniu pracy ładowarki (czyli po czasie potrzebnym BMSowi na balansowanie).

Wyrównywanie akumulatorów przy pomocy BMSa

Jeśli stwierdzimy nieprawidłowości w napięciach poszczególnych cel (których to oznaką jest zaniżone napięcie końca ładowania przez ładowarkę) to wskazane jest wyrównanie ich do właściwych poziomów. Musisz mnie dobrze zrozumieć. Nie ma potrzeby wyrównywania nic nie znaczących mini rozjazdów. Jeśli ładowarka powinna zakończyć ładowanie przy np 50.4V, a zakończyła przy 50.1V to nie trzeba nic robić. Ale jeśli zauważysz, że różnica to już 2V to warto już przeprowadzić konserwację.

Oczywiście ktoś posiadający ładowarkę modelarską może po prostu wypiąć złączkę balansującą i sobie przez nią doładować każdą celę pojedynczo. Jest jednak prosty sposób zrobienia tego „gołymi rękami”.

  1. Naładuj akumulator do pełna, aż ładowarka się wyłączy. 
  2. Odczekaj 2-3h i zanotuj napięcie, do jakiego ładowarka naładowała akumulator.
  3. Włącz rower, przejedź na nim 2km, wróć do domu
  4. Powtarzaj kroki 1-3 aż BMS wyrówna wszystkie cele/sekcje i napięcie końca ładowania po 2-3h bardziej zbliży się do prawidłowego.

Jak działa BMS (teoria od srodka)

W przypadku rozjechanego akumulatora (np takiego, co ma 300 cykli) niektóre cele szybciej osiągną 4.2V niż inne. Oczywiście ładowarka sama nie wie które cele mają jakie napięcie i ładuje je hurtem. I teraz następuje najciekawsza część.

Pierwsze ładowanie: 4.15/4.25/4.17/…

Pierwsza cela, na której BMS wykryje 4.25V spowoduje odcięcie ładowarki (punkt 1) i uruchomienie zmniejszania napięcia dla tej celi. Pozostałe mniej naładowane cele nie są rozładowane i czekają. Po 2-3h pracy (punkt 2) balancer zmniejszy napięcie przeładowanej celi do bezpiecznego poziomu 4.20V

  • Pierwsze ładowanie: 4.15/4.25/4.17/…
  • Po 3h: 4.15/4.20/4.17/… (napięcie na gnieździe ładowania: 49.1V)

Teraz siadamy na rower i jedziemy 2km delikatnie rozładowując akumulator i wszystkie cele razem, wracamy i…

  • Pierwsze ładowanie: 4.15/4.25/4.17/…
  • Po 3h: 4.15/4.20/4.17/…
  • Po 2km: 4.05/4.10/4.07/… (-0.1V)

… widzimy, że wszystkim celom napięcie spadło o tyle samo, czyli o 0.1V, wpinamy więc do ładowarki, a ta znów ładując przeładuje jedną celę, a BMS znów ją odłączy, ale tym razem…

  • Pierwsze ładowanie: 4.15/4.25/4.17/…
  • Po 3h: 4.15/4.20/4.17/… (napięcie na gnieździe ładowania:np. 49.1V)
  • Po 2km: 4.05/4.10/4.07/… (-0.1V)
  • Drugie ładowanie: 4.20/4.25/4.22/…
  • Po 3h: 4.20/4.20/4.20/… (napięcie na gnieździe ładowania: np.  50.1V)

Gotowe 🙂 Oczywiście może to wymagać np 5 takich „cykli” (szczególnie dla bardzo pojemnych akumulatorów) ale jest to jak najbardziej skuteczna metoda.

Jak działa BMS (praktyka od środka)

IMG_8127Specjalnie dokonałem rozjazdu akumulatora na 4 pierwszych celach aż o 0.2V aby pokazać zasadę działania wyrównywania za pomocą BMSa. Oczywiście Ty nie będziesz mierzyć napięć na poszczególnych celach – wystarczy Ci pomiar na gnieździe ładowarki po 3h. Zauważysz, że z biegiem czasu i którymś już ładowaniu w krokach 1-3 napięcie końca ładowania będzie się powoli podnosić, na przykład o 0.1V aż zbliży się w końcu do tego prawidłowego. Jest to jednoznaczne z prawidłowo przebiegającym procesem.

IMG_8133IMG_8134Wróćmy jednak do praktyki od kuchni. Ładowarka kończy pracę, po minimum 3h dokonuję pomiaru i zamiast ~50.4V (czyli tyle ile powinien mieć akumulator 12s LiPo) mam 49V. Jest to mniej niż się spodziewam i wskazuje na jakieś rozjazdy w akumulatorze, a one powodują zmniejszenie zasięgu roweru. Dla pewności dokonuję pomiaru napięć i faktycznie. Ładowarka podczas ładowania przeładowała pierwsze 4 cele, BMS to wykrył, wyłączył przedwcześnie ładowarkę (inne cele jeszcze się nie naładowały) i zbił im napięcie do bezpiecznego poziomu (po 3h).

IMG_8137IMG_8139Siadam więc na rower i przejeżdżam 2km, aby delikatnie rozładować akumulator i zrobić „miejsce w napięciu” BMSowi na pracę. Po powrocie do domu podpinam ładowarkę, ona doładowuje chwilę akumulator, po 3h dokonuję pomiaru.. i się okazuje, że tym razem dobiło napięcie do… 49.3V, czyli o 0.3V więcej jak poprzednio. Oznacza to, że BMSowi udało się zrobić cześć pracy.

 IMG_8140IMG_8141Ponawiam więc całą procedurę jeszcze raz, co po raz kolejny poprawia sytuację i po 3h napięcie zakończenia ładowania po raz kolejny się podniosło, tym razem do 49.6V. Gdyby zmierzyć napięcia na celach to zauważymy, że różnice miedzy najbardziej i najmniej naładowanymi została już znacznie zredukowana.

Pozostaje więc zrobić kolejną, tym razem ostatnią sesję wyrównywania, po której cele się już całkiem wyrównują, a napięcie zakończenia ładowania po 3h jest prawie idealne 🙂

komentarzy 17 do wpisu “BMS (zasada działania)”

  1. Artur napisał(a):

    Tas szukam BMS-a na 13s 45A,taki mam controller i znalazłem BMS opisany jako „13s for 46.8V 48V 54V 45A”, ale ma tylko „C-” i „B-„.Nie ma „P-„.
    C- charge/discharge negative
    B- battery –
    + na 13-ej baterii na zlączu balansującym jest opisany jako charge/discharge positive
    Czy to jest odpowiedni BMS?Czy będą z nim problemy?Czy może poszukać innego?

  2. Konrad napisał(a):

    Ten wpis mnie mocno zaskoczył. Wyobrażałem sobie coś zupełnie innego.

    Z opisu wynika o że BMS jest bardzo „toporny” 🙂

    Czy wszystkie BMSy „odłączają ładowarkę” przy wykryciu przeładowania pojedynczej celi ?

    Dlaczego logika BMSa nie odłącza przeładowanej celi i nie kontynuuje ładowania pozostałych ?
    W takim przypadku wszystkie cele miały by szanse dojść do 4.2V i nie trzeba by wtedy wykorzystywać procesu wyrównywania.

    Czy jest jakiś rodzaj inteligentnego BMSa z którym można by się skomunikować poprzez i2C/SPI/RS i wyciągnąć informacjęena temat procesu ładowania/rozładowywania/napięcia cel ?

    ps.
    Bardzo dziękuję za wiedzę i sposób jej przekazywania.
    Prawdziwe „Mistrzostwo” 🙂

  3. ARQ napisał(a):

    Brakuje odpowiedzi na pytanie: co sygnalizują LEDy na płytce BMS?

  4. Paweł napisał(a):

    Gdzie można znaleźć opis potencjometrów ładowarki z nexuna? Potrzebuję wyregulować napięcie max.

  5. Yareq napisał(a):

    Witam.
    Do paczki bateri li po z bms 3×14,8 czyli 48V max 50,4V
    potrzebuje jakiejkolwiek ładowarki 48V (max 50,4V), czy musi być specjalistyczna. Czy gdy mam ładowark 56V to BMS odetnię ładowanie jak będzie taka potrzeba?

    • tas napisał(a):

      Uogólniając – może być zasilacz ze stabilizacją prądu, ale lepsza jest ładowarka. Oba urządzenia to w gruncie rzeczy to samo, ale ładowarka dodatkowo wyłączy się, jeśli prąd ładowania spadnie poniżej 150mA, a zasilacz się nie wyłączy i pod koniec ładowania będzie pchał np 100mA, a BMS jednocześnie będzie się starał 100mA balansować i oba urządzenia sobie będą przeszkadzać. Konserwacja w takich warunkach jest mało skuteczna.
      Tak samo się tyczy doboru ładowarki, MUSI być na dokładnie takie napięcie jakie potrzeba. Oczywiście przez jakiś czas inna łądowarka bedzie działąć i BMS będzie odcinać, ale pamiętaj, że mechanizm odcinania napiecia jest dla celów awaryjnych, a nie „do użycia codziennego”. Spowoduje to notoryczne przeładowywanie ogniw (próg awaryjnego odłączenia ładowarki jest dość wysoko, nawet 4.27V i wyżej) i nie nadaje się do normalnego użytkowania.
      Drodzy czytelnicy – naprawdę, ale to naprawdę nie opłaca się Wam oszczędzać 200zł na akumulatorze i jego użytkowaniu. Akumulatory są drogie, wielokrotnie droższe niż BMSy i ładowarki do nich przeznaczone. Kompletnie nie opłaca się wam kombinować i szukać oszczędności w tych miejscach. Teraz zarobicie 200zł, a za 6 miesięcy albo rok stracicie 1000 albo i więcej. To naprawdę się nie kalkuluje.

  6. romek napisał(a):

    Jaka jest róznica miedzy BMS a PCM a PCB ?

    • Zbigniew napisał(a):

      PCM: Protection Circuit Module
      PCB: Printed Circuit Board
      BMS: Battery Management System
      CMB: Cell Measurement Board
      UPS: Uninterrupted Power Supply
      Donc ces termes comme tu le vois sont pour certains des constituants d’une batterie Lithium, indispensables.
      L’UPS fonctionne avec cette batterie.
      „Le temps met tout en lumière.” Thalès
      Non il n’y a pas doublon, chaque appelation correspond à un mode différent de niveau d’utilisation et de protection dans le cadre d’une batterie.
      Par exemple un PCM désigne une carte qui va simplement protéger un accu Lithium en sous tension, surtension, surcharge en courant et court-circuit, sans aucune possibilité de mettre ON/OFF le pack ou de fournir un état de charge précis de la batterie, c’est usuellement des cartes très bon marché qui équipent les jouets et autres produits grand public tels que l’outillage portatif, ce sont ce qu’on appelle des potections „stand alone”, elles sont simplement autonomes.
      Un BMS est différent et bien plus évolué, puisqu’il embarque de l’intelligence qui va permettre à un µC hôte de prendre la main sur bon nombre d’actions du circuit stand alone, faire et interpréter des mesures, avoir différents niveaux de protections comme par exemple savoir distinguer un évènement acceptable d’un évènement anormal en fonction du temps, communiquer avec le monde extérieur par l’intermédiaire d’un bus (I2C, CAN, HDQ, MODBUS, etc) réaliser une mesure de SOC (state of charge) évaluer l’état de santé (SOH), se mettre en sommeil profond pour optimiser les consommations, etc.
      C’est ce qui va équiper des produits plus évolués tels que robots, ebike, véhicules électrique, etc
      Un UPS n’a rien à voir dans cette liste, c’est juste une application comme une autre qui utilise des batteries, il n’y a pas systématiquement un UPS sur une batterie…
      pour un pack 4S4P (peut-être même un 4S6P)avec des piles à 3100mAh
      je pourrais prendre n’importe laquelle de ces cartes (qui sont fait pour du 4S) provenant de bestechpower?
      Part Number Overcharge Overdischarge Continuous
      HCX-D208 4.2V-4.35V 2.3V-3.0V 15A
      HCX-D190 4.20V–4.35V 2.3V–3.0V 10A
      HCX-D191 4.20V–4.35V 2.3V–3.0V 30A
      HCX-D180 4.20V–4.35V 2.3V–3.0V 25A
      HCX-D169 4.20V–4.35V 2.3V–3.0V 15A
      HCX-D108 4.20V–4.35V 2.3V–3.0V 10A
      HCX-D123 4.20V–4.35V 2.3V–3.0V 20A
      *
      ****###$$$&&&@@… i teraz do tłumacza googla ( Uwaga to jest kataloński trochę jak francuski )

    • tas napisał(a):

      Z grubsza te wszystkie nazwy to jest to samo, powiedzmy, że takie uogólniające synonimy 🙂
      BMS jest jednak najbardziej trafny w naszym przypadku, bo jednoznacznie wskazuje na rodzaj urządzenia.

  7. Zbigniew napisał(a):

    szalenie ułatwiający życie wynalazek. Nie zwalnia…itd.
    to jest cytat z tego poradnika o BMS i względem tego mam pytanie: bo ten wynalazek jest chyba dość nowym rozwiązaniem, gdyż wcześniej o nim nie słyszałem a żyję już 58 lat. Naprawiam właśnie rower elektryczny oznakowany przez producenta trzema literami ;DJL ;w kilku miejscach a także wytłoczone są one na pojemniku dla baterii. Rower ten był sprzedawany w Hiszpanii (skąd właśnie piszę) w latach 2010 do 2012 . Nie udało mi się ustalić w internecie producenta przez co nie posiadam żadnej dokumentacji lub specyfikacji elektroniki . Stąd wynika moje pytanie czy już w tych latach mogły być stosowane te moduły BMS. Jak widać z opisu działania podanego przez autora tego tematu jest to bardzo przydatna funkcja podczas ładowania akumulatorów. Jak rozpoznać że taki moduł jest obecny w elektronice rowerka ?? np. jako oddzielny element lub w puszce sterownika na płytce jako sekcja. Dodam że płytka po wyjęciu z puszki sterownika wygląda podobnie jak ta zaprezentowana na zdjęciu przez autora tego poradnika, multum drobniutkich elementów elektronicznych coś jak oporniki lutowane powierzchniowo w równych kilku szeregach a od spodu kilkanaście tranzystorów na szynie chłodzącej , układ scalony i cała reszta. Podczas ładowania żadna kontrolka nie wskazuje że taki bms działa ale w puszce sterownika zapala się mała czerwona dioda której nie widać z zewnątrz ..
    .Może to jest to ! że bms pracuje.

    • tas napisał(a):

      Wskazówką co do obecności BMSa jest to, że akumulator jest Litowy. Ale nie może to być pewnik, ponieważ nawet w litowych akumulatorach producenci nie dają BMSa. Jest to spowodowane troską producenta o to, aby akumulator przypadkiem nie przetrwał dłużej niż 2 lata gwarancji, a po tym okresie się zniszczył i aby użytkownik wrócił po nowy, drogi i tak samo „przygotowany” na 2 lata. Pewne są natomiast to, że BMS zawsze jest kilka centymetrów od ogniw jakie chroni, więc po prostu rozkręca się akumulator i patrzy co w środku jest 🙂

      • Zbigniew napisał(a):

        cyt. z txtu Tasa ,” ponieważ nawet w litowych akumulatorach producenci nie dają BMSa. Jest to spowodowane troską producenta o” … jego pieniądze i jak mu je wyciągnąć z kieszeni ( dopisek własny)
        Planned obsolescence, brzmi tak ładnie jak Discovery Planet ale jest to najgorsza zaraza ludzkości obecnego wieku wymyślona przez niejakiego
        inż. Brooksa Stevensa. Jak on sam tłumaczył, miało to być „zaszczepienie w kliencie potrzeby posiadania czegoś trochę mniejszego, trochę nowszego i trochę szybciej niż jest to mu potrzebne”.
        Tu w Hiszpanii każda gmina ma obowiązek prowadzenia tak zwanych Dejallerias (tłum.dosłowne = zostawialni) gdzie ludzie przywożą i zostawiają różne rzeczy które rok wcześniej lub 2 kupili a obecnie pan serwisant powiedział że tego nie da się naprawić. To właśnie z tego miejsca gdy pewnego dnia je odwiedziłem wraz z wnuczką, wyjechała ona na pięknym rowerku elektrycznym – zabudowanym estetycznie kształtkami plastikowymi coś na kształt damskiego skuterka/ motoroweru z kluczykami w stacyjce z napisem Suzuki.
        Rowerek jeszcze samodzielnie elektryczny nie jeździ ale dzisiaj skończyłem diagnostyka silnika w kole i sterownika według poradników zamieszczonych na tym blogu i znalazłem prawdopodobną przyczyny nie działania silnika. Wszystkie kontrolki diody zapalały się działały zgodnie potrzebą, temperatura 18°C, i było napięcie w manetce ale silnik nie kręci koła po dzisiejszym o tworzeniu sterownika badanie tranzystorów Bingo !!! miernik nie wskazywał niczego dobrego czyli żadnej wartości , nawet przy różnych nastawienia pokrętła. To moje bimgo szacuje na 95% bo Czy jest możliwe że przy pomiarach po przyłożeniu do różnych faz miernik pokazywał zawsze to samo wielkie nic !? czyli że wszystkie tranzystory wysiadły i ani jeden nie ostał się żywy ?

  8. Greg napisał(a):

    A jak ma się ładowarke z wbudowanym balanserem? Xakup dodatkowego kest chba zbedny

  9. Tomek napisał(a):

    Super blog. Gratuluje wiedzy no i jej zastosowania. Korci mnie zeby zrobic huba do pomykania po gorkach. Mam rame Scott alus lekka 1,6 kg bez osprzetu. Czy rama nada na silnik o mocy 2000W -Serdecznie pozdrawiam Tomek z Sosnowca.

  10. Witek napisał(a):

    Mam batavs monaco 36v. Gdzie mam mierzyć napięcie cel

    • tas napisał(a):

      Nie ma potrzeby mierzyć każdej celi osobno. Wystarczy pomiar na gnieździe ładowania wszystkich cel naraz po ich uprzednim naładowaniu. Jeśli rower ma akumulatory litowe (10s) to powinno być 42V +-powiedzmy 0.5V

Facebook

Get the Facebook Likebox Slider Pro for WordPress