Každý akumulátor, ktorý obsahuje viac ako jeden článok, by nemal byť prevádzkovaný bez systému ochrany proti prebitiu alebo podbitiu akumulátora. Týka sa pohonných akumulátorov elektrokolobežiek, elektrobicyklov, akumulátorového náradia a tiež akumulátorov domácej fotovoltickej elektrárne. Čím je akumulátor väčší a čím väčšie sú nabíjacie aj vybíjacie prúdy akumulátora, tým väčší význam ochrana akumulátora nadobúda. V tomto článku sa pozrieme na systém čínskej produkcie, predávaný pod značkou JK BMS.
Skratka BMS znamená „battery management systems“, teda „systém správy batérie“. Čo v praxi znamená kontrolu prevádzkových parametrov celej akumulátorovej batérie aj jednotlivých jej článkov. Na základe takto získaných informácií môže samotná BMS vykonávať ďalšie prednastavené činnosti alebo poskytovať tieto informácie nadradenému systému monitoringu a riadenia celého systému solárnej elektrárne.
JiKong BMS
V tomto článku sa budem venovať len systému JIKONG BMS, konkrétne produktovému radu JK-BD6A2412P až JK-B2A24S20P. Táto BMS je u nás obľúbená medzi staviteľmi solárnych batérií, najmä pre ostrovné FVE, rôznych veľkostí. Podľa typu BMS umožňuje balancovanie na úrovni 0,6A, 1A a 2A a zvládne od 7 do 24 sériovo radených článkov typu LiIon alebo LiFePo4.
JK BMS, zdroj: https://www.jkbms.com/products/active-balancer-bms/
Obsah balenia sa môže líšiť od konkrétneho typu a prevedenia JK BMS. Okrem samotnej BMS nájdete v balíčku tiež káblik s vypínačom (ak je typ ním vybavený), jedným či dvomi teplotnými senzormi a sadou pripojovacích vodičov k jednotlivým článkom. Niektoré typy JK BMS umožňujú vyhrievanie kontrolovanej batérie a komunikáciu s nadradeným riadiacim systémom pomocou zbernice CAN, vtedy sú na spodku BMS príslušné konektory. Rôznych kombinácii prevedenia je naozaj neúrekom, je potrebné si vybrať správnu verziu nie len čo do počtu článkov, prevádzkového prúdu a hodnoty balancovacieho prúdu, ale aj ďalších možností. Ak kupujete JK BMS prvý krát, odporúčam kúpiť tú najsilnejšiu. Balancovací prúd aj medze pre havarijné vypnutie akumulátora totiž viete v JK BMS nastaviť (znížiť), no ak si kúpite slabšiu verziu, už môžete len kúpiť silnejšiu a vymeniť ju. Čo je drahšie, ako si pri prvom nákupe priplatiť pár eur.
Pripojenie JK BMS k akumulátoru fotovoltickej elektrárne sa skladá z troch krokov: Fyzické zapojenie, inštalácia aplikácie pre ovládanie a kontrolu parametrov BMS a spustenie aplikácie a nastavenie parametrov.
Pripojenie JK BMS k akumulátorovej batérii
Aby BMS mohla kontrolovať a správne vyhodnocovať parametre akumulátora, je potrebné správne ju k akumulátoru zapojiť. To predpokladá jednak správne zapojenie všetkých vodičov a potom správny spôsob spustenia JK BMS.
Pripojenie vodičov JK BMS k batérii
Schéma zapojenia je dodávaná v každom balení JK BMS a je dostupná aj na internetových stránkach producenta a predajcov. Podľa schémy je potrebné pripojiť vývody jednotlivých článkov celej akumulátorovej batérie, pričom z prvého článku záporný pól je pripojený dvomi vodičmi ku dvom vývodom BMS. K silovému vývodu, zväčša modrej farby, napravo od tela JK BMS, označený ako „B-“ a k prvému kontaktu BMS na konektore, rovnako označenému „B-„. Postupne pripojíme všetky články vodičmi podľa poradia a kladný pól posledného článku pripojíme na posledný ľavý kontakt širokého konektora.
V praxi si treba uvedomiť, že tenkými vodičmi JK BMS môže tiecť vyrovnávací prúd do 2 Ampér. Prívodné balancovacie vodiče majú prierez asi 0,5 mm2 a dĺžku cca 70 cm, dajú sa kúpiť aj dlhšie, už hotové s konektormi. Ako každý vodič by mali aj balancovacie vodiče byť chránené proti skratu. Ak by došlo k poruche samotnej BMS, a tá je plná elektroniky ktorá ako vieme nikdy a od žiadneho výrobcu nie je imúnna voči chybe súčiastok alebo poruche v prípade náhleho prepätia v systéme z rôznych dôvodov, môže skratový prúd tiecť týmito vodičmi a vzhľadom na ich prierez a dĺžku nemusia prehorieť rýchlo, hoci samotná batéria je schopná dať do skratu niekoľko sto ampérov. Vo výsledku žeravé kábliky môžu zapáliť svoju izoláciu, tým spôsobiť ďalšie skraty a tým zvýšenie prúdov aj tepla. Skrátka, požiar sa vyskytne ani sa nenazdáte. Keďže poistiek a ich puzdier nie je treba pri jednej JK BMS zrovna málo, samozrejme je zaujímavá aj cena za takúto bezpečnosť. Podľa rôznych informácií z internetových diskusných fór som zvolil osvedčené riešenie: Poistková radová svorka skrutková na DIN lištu sivá TSKA4B so sklenenou trubičkovou poistkou 3,15 A.
Sada káblikov, dodávaných k JK BMS, vedie z radových poistkových puzdier do JK BMS. Od jednotlivých pólov akumulátora k poistkám v mojom prípade vedú jednotlivé vodiče CY 0,75 mm2. Treba dať pozor na to, že všetky vodiče, teda pôvodné kábliky, prípadne aj s predĺžením cez poistky, musia byť rovnako dlhé! JK BMS totiž okrem iného meria tiež odpor jednotlivých vedení a rozdiely medzi nimi by mohli ovplyvniť presnosť merania a balancovania. Ďalšia vec, ktorú treba urobiť poriadne, je použiť pri doťahovaní matíc a svoriek momentový kľúč, aby boli všetky vodiče dotiahnuté rovnakou silou. Opäť rozdiely medzi nimi môžu zapríčiniť rozdielne odpory v kontaktoch a opäť nezrovnalosti v meraných odporoch aj v presnosti merania a balancovania.
Istený je samozrejme aj silový prívod „B-“ do JK BMS, aj keď túto BMS v mojom prípade nevyužívam na havarijné odpojenie akumulátora od systému fotovoltickej elektrárne. Resp. cez BMS nejde všetok prúd a vnútorné relé neplní bezpečnostnú funkciu priamo, obsluhuje relé, ktoré podľa nastavených parametrov vykonáva svoju funkciu. Preto poistka nemusí byť na 160A, ale nemala by byť ani na tých 3,15A, ako zvyšné. Ja som zvolil 6A poistku veľkosti 10×51 v poistkovom puzdre, resp. Poistkový odpínač 1-pólový 32A CH14 1000V DC EKF1 (ETEK), lebo také isté využívam aj na istenie jednotlivých stringov solárnych panelov v kombinerboxe. Táto poistka by rozhodne nemala „náhodou“ vypadnúť a už vôbec nie ako prvá! Preto je silnejšia, aby prehorela, ak k tomu dôjde, ako posledná. Ide o životnosť JK BMS.
Silové vodiče JK BMS sú ukončené v izolovaných svorkách.
Zapnutie JK BMS
Ak sú všetky vodiče k JK BMS správne zapojené, všetko ste dôkladne a v pokoji opakovane skontrolovali a akceptujete, že ste v prípade svojej chyby práve prišli takmer o dve stovky eur, môžete JK BMS zapnúť. Predpokladám, že sú osadené aj teplomery a v prípade, že je vaša JK BMS vybavená vypínačom, je zasunutý v správnom konektore. Pri fyzickom zapínaní je dôležité postupovať v správnom poradí, inak vaša BMS vydá dymové signály, že to nie je dobre a po odstránení chyby budete kupovať novú BMS.
Ak nemáte inštalovanú aplikáciu JK BMS pre váš smartfón, tak zapnutím JK BMS nič nedocielite, iba blikanie kontrolnej LED a nejaký stav, o ktorom nič neviete, lebo neviete, čo je v BMS nastavené. A vlastne ani neviete, či funguje. Takže odporúčam sa k tomuto kroku vrátiť, keď aplikáciu stiahnete, nainštalujete a spustíte (nemusí to byť také jednoduché…).
Osaďte všetky poistkové držiaky príslušnými poistkami, ale ešte ich nezapájate! Odporúčam postupovať zľava doprava. Zatvorte všetky prázdne poistkové držiaky, otvorte prvý zľava a vložte sklenenú trubičkovú poistku a nechajte poistkový držiak otvorený, postupne vložte poistky do všetkých držiakov, až nakoniec vložíte valcovú poistku do veľkého poistkového odpínača.
Ako prvý kontakt pri zapájaní JK BMS do systému akumulátora musí byť vždy zapnutý prvý kontakt, teda silový kontakt na hrubom kábli (dvojici káblov na silnejšej verzii JK BMS). Pri nesprávnom poradí alebo pri náhodnom poradí zapájaných vodičov do BMS hrozí jej spálenie. Potom údajne je možné vložiť plochý konektor s tenkými káblikmi do tela BMS na jej spodku. Ja som to riešil systematicky, po zatvorení prvého poistkového odpínača so silnou poistkou som postupne, po jednom, zatvoril poistkové puzdrá so sklenenými trubičkami. Silový výstup „P-“ v mojom prípade zatiaľ nie je zapojený, príde naň vstup do relé.
Po zapnutí poistiek sa nič nedeje (alebo sa balancujú jednotlivé články, ak už boli parametre nastavené – napríklad pri minulom zapojení BMS). Aby sa dalo s JK BMS reálne pracovať a sledovať, je potrebné ju zapnúť vypínačom. Rozsvieti sa na červeno a kontrolka červeno bliká – značí to, že nie je pripojená cez bluetoth k nijakému čítaciemu zariadeniu.
Ak potrebujete JK BMS vypnúť, stlačte tlačidlo vypínača asi na 4 sekundy – zhasne.
Ak potrebujete JK BMS odpojiť, postupujte presne opačne, ako pri pripájaní. Najprv odpojte posledný káblik (+ pol celej batérie), postupne ďalší až nakoniec veľkú poistku silového kábla „P-“
Pripojenie JK BMS cez rad poistiek má výhodu aj v tom, že ak potrebujete niečo s BMS alebo jej prívodmi robiť, bezpečne ju odpojíte od zdroja napätia a vyhnete sa tak náhodným pyrotechnickým efektom, ak vám niektorý neposlušný káblik „náhodou“ škrtne o nesprávny pól batérie.
Inštalácia aplikácie pre ovládanie a kontrolu parametrov BMS
Odkaz na stiahnutie aplikácie JK BMS nájdete v papierovom návode, pribalenom k BMS, prípadne na stránke predajcu/výrobcu. Vždy na aktuálnu verziu, preto tu radšej link neuvádzam. Pre každý operačný systém smartfónov tam nájdete ten správny. Ak máte JK BMS inštalovanú v mieste s nijakým alebo slabým signálom mobilného internetu, aplikáciu si stihnite vopred a overte, že je aktualizovaná na najnovšiu verziu.
Po stiahnutí môžete aplikáciu hneď aj nainštalovať, aj keď nie ste v dosahu svojej JK BMS.
Počas inštalácie (Android) si aplikácia vypýta niekoľko povolení. A nie je to tak, že ich jednoducho zamietnete. Môžete to urobiť, ale aplikácia vám nepobeží. Takže ak si aplikácia JK BMS vypýta povolenie určenia polohy, nie len, že jej to musíte dovoliť, dokonca musíte jej povoliť presné určenie polohy, lebo ak z istej opatrnosti zvolíte približné určenie polohy, aplikácia skrátka nepobeží. Samozrejme, že musíte mať v mobile zapnuté určovanie polohy (GPS), ak ho náhodou bežne máte vypnuté.
Presnejšie by som mal napísať, že aplikácia bude fungovať, len sa nepripojí k žiadnej BMS. Skrátka si zo svojej JK BMS nič neprečítate a nič v nej nenastavíte. Jednoducho Číňan chce vedieť, kde sa jeho BMS nachádza. Som presvedčený, že aplikácia nejakým spôsobom komunikuje s materským serverom, skrátka hlási sa „domov“.
Ak ste splnili všetko, čo po vás apka JK BMS chcela, môžete sa pripojiť k svojej JK BMS pomocou rozhrania Bluetoth.
Spustenie aplikácie a nastavenie parametrov JK BMS
Máte teda zapnuté určovanie polohy, zapnuté Bluetoth vo svojom smartfóne, nainštalovanú aplikáciu JK BMS a stojíte blízko svojej JK BMS, ktorú ste správne zapojili a správne zapli. Vypínač svieti červeno a na JK BMS pri konektoroch naspodku bliká červená ledka. Všetko by malo byť pripravené. Spustite aplikáciu, uvidíte toto:
Teda nič. Ťuknite na „hamburger“ vľavo hore a ukáže sa ďalšia obrazovka:
Ak sa nespustí automatické vyhľadávanie JK BMS v okolí, ťuknite na zelené tlačítko „SCAN“ a po chvíli sa na vrchu obrazovky objaví názov nájdenej BMS, pravdepodobne je názvom typ vami zakúpenej JK BMS. Ťuknite na jej názov a pred vami bude podobná obrazovka s údajmi o režimoch a stave akumulátora:
Zobrazené údaje na JK BMS
Na záložke „Settings“ máte možnosť vidieť a neskôr aj upraviť podrobné parametre vašej batérie. Najskôr sú k dispozícii len hlavné sledované parametre, ďalšie sa zobrazia po ťuknutí na „Advance Settings“.
A tých parametrov je pomerne veľa:
Bez obáv si môžete všetky údaje pozrieť a skontrolovať, nie je možné ich ani omylom prepísať a zmeniť.
Nastavenie parametrov pre JK BMS
Aby bolo možné parametre meniť, je potrebné zadať heslo v položke „Verify PWD“. Potom sa nám otvoria možnosti voľby typu batérie s ich predvolenými údajmi, čo odporúčam urobiť len na začiatku nastavovania parametrov.
Po zmene ktoréhokoľvek parametru je potrebné ťuknúť na tlačítko „OK“ a tým sa hodnota parametru uloží do samotnej JK BMS.
Dôležitá je záložka „Control“. Pokiaľ niektorú funkciu nepovolíte, nebude fungovať. Prvé tlačítko umožňuje zmeniť heslo, ktoré chráni zmenu parametrov.
Od výrobcu prednastavené heslá pre JK BMS sú „1234“ pre pripojenie sa k JK BMS pomocou Bluetoth. Prednastavené heslo pre zmenu parametrov JK BMS je „123456“. Ak máte svoju JK BMS na mieste, kde by k nej mohli mať prístup cudzie osoby, vrelo odporúčam heslá zmeniť.
Pokiaľ sa od JK BMS so svojím smartfónom vzdialite, odpojí sa a v aplikácii sa musíte znova k JK BMS pripojiť cez úvodnú obrazovku voľbou názvu JK BMS. Jednou aplikáciou sa môžete pripájať k viacerým inštalovaným JK BMS, no vždy len k jednej. Za tým účelom musíte zmeniť názov JK BMS, ak sú rovnakého typu (z ktorého je tvorený názov JK BMS pre komunikáciu s mobilom.