S kratico BMS (Battery Management System) označujemo elektronski sklop ki nadzoruje stanje akumulatorskih celic.

Naloge BMS enote so naslednje:

Nadzor napetosti vsake posamezne celice (torej ne zgolj napetosti paketa celic)

• Celice so sicer izdelane serijsko, vendar niti 2 celici med seboj nista popolnoma enaki. Individualni nadzor vsake celice omogoča detekcijo prenizke ali previsoke napetosti takoj, ko le-to doseže prva celica v paketu. Če merimo zgolj napetost celotnega akumulatorskega seta, je skupna napetost paketa lahko še vedno dovolj visoka, ko je ena od celic že daleč pod ali nad kritično mejo!
• Meritev naj bo precizna v območju 0,01V, še rajši mV (0,01V).
• Uporabiti je potrebno kvalitetne komponente, kjer se napetostni parametri npr. z višanjem temperature ne spreminjajo.

Zaščita celic pred pre-izpraznjenjem (individualni nadzor vsake celice!)

• Pre-izpraznjenje celic pod spodnjo dovoljeno mejo trajno in nepopravljivo poškoduje akumulatorsko celico.
• Še posebej so na pre-izpraznjenje občutljive litij polimer in litij ion celice, nekoliko manj litij železo fostat in svinčeve, čeprav tudi pri slednjih s preizpraznjenjem celice trajno poškodujemo.
• BMS enota mora, ko zazna pre-izpraznjenost ene od celic, celoten paket odklopiti, da zavaruje celice (oz. poslati ustrezen signal motornemu računalniku, ki poskrbi za odklop porabnikov).

Zaščita celic pred pre-napolnjenjem (individualni nadzor vsake celice!)

• Celica lahko električno energijo spreminja v kemijsko do določene meje (ko je celica polna) – nad to mejo se pričnejo dogajati neljube reči: energija v celico še kar prihaja, celica pa je nima kam shraniti. Tako s prepolnjenjem celice v najboljšem primeru zgolj poškodujemo, v nekoliko slabšem scenariju pa lahko (tu so kritične predvsem litij polimer celice) pride tudi do vžiga celice in posledično požara!
• Lithium polymer cell on fire (overcharged with high current)
• BMS enota mora, ko zazna pre-napolnjenost ene od celic, celoten paket odklopiti od vira polnjenja in na tak način zaščititi celice ter poskrbeti za varnost.

Izenačevanje – uravnoteženje (balansiranje) celic

• Celice imajo v začetku, ko so nove, približno isto napetost in kapaciteto. Čez čas se pričnejo razlike med celicami povečevati. “Najslabša” celica (z najnižjo kapaciteto) se tako napolni (in izprazni) prva.
• Zaradi varnosti se polnjenje paketa prekine takoj, ko ena od celic doseže maksimalno napetost. Takrat druge celice še niso napolnjene do svoje polne kapacitete.
• V primeru, da BMS izvaja balansiranje celic, ta zazna, da je ena od celic dosegla maksimalno napetost, zato to celico z nizkim tokom prazni, medtem ko se ostale celice še vedno polnijo in je polnilni tok še vedno relativno visok.
• (postopek izenačevanja se navadno prične že nekaj 100 mV pod mejo napolnjenosti celic, tako da imajo celice na koncu polnilnega cikla popolnoma enako napetost)
• Izenačevanje celic mora biti čimbolj natančno (območje mV)
• Izenačevanje celic omogočajo tudi nekateri “pametni” polnilniki (predvsem modelarski), ki pa so žal navadno omejeni na relativno nizko število celic (do 10).

Zaščita celic pred kratkim stikom ali preobremenitvijo

• Nekatere BMS enote omogočajo tudi merjenje toka skozi njih ter odklop akumulatorskega paketa v primeru kratkega stika na izhodu.
• Zaradi tokovnih konic, ki so prisotne pri motornih pogonih, je potrebno pri tovrstni zaščiti upoštevati faktor 2 ali več glede na povprečni tok pri normalni obremenitvi.
• Čas odklopa mora biti v primeru kratkostične zaščite čimkrajši, razreda nekaj ms.

Glede na samo izvedbo BMS enot so lahko vse funkcije združene v enem elektronskem sklopu, lahko pa so tudi ločene (npr. ločeni sklopi za izenačevanje celic). V večjih sistemih (avtomobili itd.) navadno BMS enota komunicira tudi s pogonskim regulatorjem (prilagajanje moči motorja glede na trenutno napetost) ter polnilcem celic (znižanje polnilnega toka, ko celice pridejo v način za izenačevanje).

Specifikacije o catBMS enotah najdete v “Dokumenti in prenos”