Почему не работает плата вмс

BMS – обзор контроллеров защиты аккумуляторов

В наш современный век всеобщей популяризации литиевых батарей любой, даже простой пользователь бытовых устройств, должен хотя-бы примерно представлять их функционирование и факторы риска при их эксплуатации. Среди произошедших несчастных случаев с аккумуляторами (например, электронных сигарет) лишь небольшой процент обязан производственному браку, чаще всего неисправности возникают в результате неправильной эксплуатации.

В нашей статье мы рассмотрим новейшие технологии, которые призваны защитить литиевые аккумуляторы, а также расскажем, почему они так важны.

Из теории литиевых аккумуляторов можно узнать, что им противопоказан перезаряд, переразряд или разряд слишком большими токами, а также короткие замыкания. При переразряде, в аккумуляторе образуются металлические связи между катодом и анодом, которые приводят к короткому замыканию при зарядке аккумулятора, что может привести к порче не только элементов питания, но и зарядного устройства. Перезаряд же (набор аккумулятором напряжения больше разрешенного) почти сразу ведёт к возгоранию, а зачастую даже к взрыву.

Для горения литиевых аккумуляторов не нужен кислород – оно происходит анаэробно, поэтому стандартные методы тушения не подходят; также, при реакции лития с водой выделяется еще и горючий газ водород, который только ухудшает ситуацию. Разряд высокими токами приводит к вздутию аккумулятора, а если нарушается целостность оболочки – происходит реакция лития с водяными парами в воздухе, что само по себе способно спровоцировать возгорание.

Всё это отнюдь не перечёркивает явные преимущества аккумуляторов, среди них:

• большая плотность энергии на единицу массы
• низкий процент саморазряда
• практически полное отсутствие эффекта памяти (когда заряд неполностью разряженного элемента приводит к снижению ёмкости)
• большой температурный диапазон работы

Незначительное снижение напряжения в процессе разряда накладывает некоторые обязанности на пользователя. Нельзя допустить превышения максимального напряжения (4.25 В), снижение напряжения ниже минимального (2.75 В), а также превышения рабочего тока, который отличается для каждой модели. И в этом хитром деле нам помогут специальные устройства – BMS-контроллеры!

Что такое BMS?

В переводе с английского, BMS (Battery Management System) – система управления батареей. Понятие слишком широкое, поэтому оно описывает почти все устройства, так или иначе обеспечивающие корректную работу аккумуляторов в данном устройстве, начиная с простых плат защиты или балансировки, заканчивая сложными микроконтроллерными устройствами, подсчитывающими ток разряда и количество циклов заряда (например, как в батареях ноутбуков). Мы не будем рассматривать сложные устройства – как правило, они специфичны и не предназначаются для рядового радиолюбителя, а выпускаются только под заказ для крупных производителей устройств.

То, что продаётся повсеместно, условно можно разделить на четыре категории:

• балансиры
• защиты (по току, напряжению)
• платы, обеспечивающие заряд (да, они тоже считаются устройствами BMS)
• те или иные комбинации вышеперечисленных вариантов, вплоть до объединения всего в одно устройство

Чем функциональней и разветвлённей защита – тем больше ресурс работы вашего аккумулятора.

Принцип работы BMS-контроллеров

Давайте посмотрим, по какому принципу BMS системы выполняют своё предназначение.

Структурно на плате можно выделить:

• микросхема защиты
• аналоговая обвязка (для определения тока/балансировки аккумуляторов)
• силовые транзисторы (для отключения нагрузки)

Рассмотри подробнее работу каждой из защит.

Защита по току (от короткого замыкания / превышения допустимого тока)

Существует множество вариантов узнать, какой ток течёт по линии. Самый распространённый – шунт (измерение падения напряжения на резисторе с низким сопротивлением и большой мощностью), но он требует большой точности измерений и весьма громоздкий. Метод с измерением на основе эффекта Холла лишён этих недостатков, но стоит дороже, поэтому самый распространённый метод определения КЗ на линии – измерение напряжения, которое проседает практически до нуля в режиме КЗ.

Современные контроллеры позволяют сделать это в очень короткий промежуток времени, за который ущерб не нанесётся ни подключенному устройству, ни самому аккумулятору. Но защита по току может функционировать и на шунте – ведь в случае BMS тут не нужно точное измерение, важен лишь переход падения напряжения через определённый порог. Как только событие наступает, контроллер сразу же отключает нагрузку при помощи транзисторов.

Защита по напряжению (от перезаряда или переразряда)

С этой защитой разобраться попроще, так как измерение напряжения легко можно сделать, используя аналогово-цифровой преобразователь. Но и тут есть некая специфика – стоит отметить, что если контроллер защищает большую сборку из последовательно соединённых аккумуляторов, то обычно он меряет напряжение каждой банки персонально, так как ввиду мельчайших различий в элементах они имеют мельчайшие же различия по ёмкости, что выливается в неравномерный разряд и возможность высадить «в ноль» отдельный элемент.

Некоторые системы не подключают нагрузку, не дождавшись дозаряда аккумулятора до определённого напряжения после срабатывания триггера по переразряду, то есть недостаточно подзарядить элемент пару минут, чтобы он поработал ещё хоть малое время – обычно необходимо зарядить до номинального напряжения (3.6 – 4.2В, в зависимости от типа аккумулятора).

Защита по температуре

Редко встречается в современных устройствах, но не зря большинство аккумуляторов для телефонов оборудовано третьим контактом – это и есть вывод терморезистора (резистора, имеющего чёткую зависимость сопротивления от окружающей температуры). Обычно перегрев не наступает сам собой и раньше успевают сработать другие виды защиты – например, перегрев может быть вызван коротким замыканием.

Алгоритм работы заряда батарей

Зарядка литиевых аккумуляторов происходит в 2 этапа: CC (constant current, постоянный ток) и CV (constantvoltage, постоянное напряжение). В течение первого этапа зарядное устройство постепенно поднимает напряжение таким образом, чтобы заряжаемый элемент брал заданный ток (обычное рекомендованное значение равно 1 ёмкости аккумулятора). Когда напряжение достигает 4В, зарядка переходит на второй этап и поддерживает напряжение 4.2В на батарее.

Когда элемент практически перестанет брать ток, он считается заряженным. На практике, алгоритм можно реализовать и при помощи обычного лабораторного блока питания, но зачем, если есть специализированные микросхемы, заранее «заточенные» под выполнение этой последовательности действий, например, самая известная из них – TP4056, способна заряжать током до 1А.

Что такое балансировка?

Напоследок мы оставили самую интересную функцию BMS – функцию балансировки элементов многобаночного аккумулятора.

Итак, что же такое балансировка? Сам процесс её подразумевает выравнивание напряжений на элементах батареи, соединённых последовательно для повышения общего напряжения сборки. Из-за небольших отличиях в ёмкости батарей они заряжаются за немного разное время, и когда одна банка может уже достигнуть апогея зарядки, остальные могут ещё недобрать заряд.

При разряде такой сборки большими токами наиболее заряженные элементы по закону Ома возьмут на себя больший ток (при равном сопротивлении ток будет зависеть от напряжения, которое находится в знаменателе формулы), что вызовет их ускоренный износ и может вывести элемент из строя. Для того, чтобы избежать этой проблемы, применяют аккумуляторные балансиры – специальные устройства, выравнивающие напряжения на банках до одного уровня.

Активные и пассивные балансиры

Активные балансиры производят балансировку уже при зарядке – зарядив одну банку сборки, они отключают её от питания, продолжая заряжать вторую. Как яркий пример такого устройства – популярное среди моделистов ЗУ Imax B6, в режиме Balance оно сразу проверяет напряжения индивидуально на каждой банке и справляется с этим на отлично.

Пассивные балансиры наоборот, разряжают элементы до одного значения малыми токами через резисторы. Их основной плюс – они не требуют внешнего питания, а также являются более точными за счёт применения аналоговых комплектующих (и более дешёвыми, так как не содержат сложных микросхем).

Рассмотрим некоторые примеры готовых плат BMS:

Источник

Arduino.ru

проблема с платой зарядки литиевых аккумуляторов

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Купил у китайцев платку заряда литиевых аккумуляторов, такую вот. И столкнулся с такой проблеммкой: плата не стартует при подключении аккумулятора. То есть, цепляю 18650 на b+ и b- , а на выходных контактах платы — около полутора вольт. Аккум заряжен. Если подать напряжение на входные контакты, то плата начинает выдавать напряжение батарейки на выход и, если питание со входа убрать, дальше нормально работает пока не отключишь аккум.

Не сталкивался ли кто с подобной проблемой? Это неисправность платы или я что не так делаю?

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Брал такие же TP4056 ТУТ м только похоже в 10 раз дешевле (штук 20), работают нормально, но есть такой нюанс — сначала подключаем батарейку к плате, а потом нагрузку.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Купил у китайцев платку заряда литиевых аккумуляторов, такую вот. И столкнулся с такой проблеммкой: плата не стартует при подключении аккумулятора. То есть, цепляю 18650 на b+ и b- , а на выходных контактах платы — около полутора вольт. Аккум заряжен. Если подать напряжение на входные контакты, то плата начинает выдавать напряжение батарейки на выход и, если питание со входа убрать, дальше нормально работает пока не отключишь аккум.

Не сталкивался ли кто с подобной проблемой? Это неисправность платы или я что не так делаю?

есть такое, так работает DW01, можно коротнуть — акк с — выходом тоже включится 🙂

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Вот ведь оно как. Большое спасибо, попробую.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

oleg_kazakof, не проверяли, на этих платах порог отключения как и на стандартных телефонных — 2,5-2,7В? Если да, то это не очень гут.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

отключение при 2.4V

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

oleg_kazakof, не проверяли, на этих платах порог отключения как и на стандартных телефонных — 2,5-2,7В? Если да, то это не очень гут.

Отключенее 2.5v, проверял разные платки, и платки выдернутые из телефоных батарек тоже 2.5v, это вроде нормально, если меньше то батарея сдохнет (потеряет ёмкость).

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

oleg_kazakof, не проверяли, на этих платах порог отключения как и на стандартных телефонных — 2,5-2,7В? Если да, то это не очень гут.

Отключенее 2.5v, проверял разные платки, и платки выдернутые из телефоных батарек тоже 2.5v, это вроде нормально, если меньше то батарея сдохнет (потеряет ёмкость).

Я это к чему, когда озаботился применить аккум от телефона, полез по сайтам и почти в один голос везде, что разряд ниже 2,9-3,0 снижает ресурс на порядки. Телефон вроде сам отключает на этом напряжении, а плата защиты — последний рубеж обороны, если что то не сработало штатно. В общем, за что купил, за то и продаю. Может у кого есть другая статистика, поделится.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Купил у китайцев платку заряда литиевых аккумуляторов, такую вот. И столкнулся с такой проблеммкой: плата не стартует при подключении аккумулятора. То есть, цепляю 18650 на b+ и b- , а на выходных контактах платы — около полутора вольт. Аккум заряжен. Если подать напряжение на входные контакты, то плата начинает выдавать напряжение батарейки на выход и, если питание со входа убрать, дальше нормально работает пока не отключишь аккум.

Не сталкивался ли кто с подобной проблемой? Это неисправность платы или я что не так делаю?

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Имею аналогичную проблему с TP4056. Перепробовал всё, в том числе и Доработка модуля зарядки литиевых аккумуляторов эту ссылку. Чушь . ничего не даёт.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Тоже столкнулся с проблемой с платой ТР4056. Когда зарядка подключена, то все работает. Отключаю зарядку и через пару секунд на выходе пропадает напряжение. Это брак в плате или я что-то не правильно делаю? Сейчас минуc пустил в обход контроллера, все работает, но теперь нет защиты от переразряда.

Если кто подскажет как решить проблему, буду благодарен )

Схему быстренько накидал

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Что значит диод с подписью «0.32 А»? Если там подключен диод, то это счастье должно просто сгореть.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

ну так там защита на плате срабатывает, от тех у кого лапки.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Диоды подключены параллельно через резисторы, общий ток примерно 0,32А (решил все не рисовать т.к. нет смысла).

Почему должно сгореть тут не понял? Буду очень признателен, если объясните.

Решил вопрос заменив контроллер на такой же но без защиты от разряда аккумурятора, дополнительно параллельно подключил индиктор заряда батареи, чтобы не прозевать. Все работает отлично 🙂

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Кстати получилась вот такая штуковина:

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Почему должно сгореть тут не понял? Буду очень признателен, если объясните.

потому что так, как у вас нарисовано — получается КЗ плюса с минусом. Стесняюсь спросить — вы четко понимаете, что такое диод?

если «нет смысла» рисовать схему, какой смысл спрашивать?

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Почему должно сгореть тут не понял? Буду очень признателен, если объясните.

потому что так, как у вас нарисовано — получается КЗ плюса с минусом. Стесняюсь спросить — вы четко понимаете, что такое диод?

Стесняться не нужно, нормальный вопрос 🙂 Понимание о диодах на уровне школьной физики, но раз все работает значит понимаю верно. Диод от обычного проводника отличается только односторонней проводимостью, если я ошибаюсь, поправьте меня. Из практики при изменении полярности просто ничего не происходит, по крайней мере при низких токах. На схеме полярность диода соблюдена, опять же поправьте, если не прав.

если «нет смысла» рисовать схему, какой смысл спрашивать?

Как раз рисовать схему смысл есть, чтобы показать подключение нагрузки к контроллеру, а вот будет там один диод или 13, разницы особой нет т.к. проблема заключается в контроллере, зачем давать лишнюю информацию? В сообществе радиолюбителей я «новичок» и как обычный обыватель решил, что в данном случае разницы нет, по сути и силу тока можно было не указывать (просто для понимания, что нагрузка не большая).

Проблема не в том, что появляется КЗ, т.к. в таком случае вся схема не работала бы ни при каких обстоятельствах. В моем же случае все работало только при подаче питания, а при отключении от сети срабатывала защита от разряда батареи (это мое предположение). Если же «-» взять напрямую от аккумулятора (в обход защиты), то все нормально работает.

Вы сделали акцент на неправильном изображении схемы, хотя я думаю, что Вы поняли как она должна работать. Я благодарен, что Вы указали на мою ошибку, но пока я так и не понял, в чем именно она заключается?

А вот знаний разобраться в схеме контроллера у меня не хватает, потому я и задал вопрос . Выход как всегда простой, если что-то не понятно, надо это выбросить ))

Источник