Kun LiFePO4-akkuja alkaa käyttää mökillä, veneessä, matkailuautossa, pakettiautossa tai aurinkosähköjärjestelmässä, vastaan tulee ennemmin tai myöhemmin lyhenne BMS. Se tulee sanoista Battery Management System, eli akunhallintajärjestelmä.
BMS on LiFePO4-akun oma turvajärjestelmä. Se valvoo akun kennoja, jännitettä, lämpötilaa sekä lataus- ja purkuvirtaa. Sen tehtävä on pitää akku turvallisella käyttöalueella.
Mitä BMS tekee?
LiFePO4-akku koostuu akkukennoista. Kennot varastoivat energiaa, mutta ne eivät yksinään osaa päättää, milloin lataus pitää lopettaa tai milloin purkaus on mennyt liian pitkälle. Tätä varten akussa on BMS.
Jos akku latautuu liian täyteen, BMS katkaisee latauksen. Jos akku purkautuu liian tyhjäksi, BMS katkaisee purkauksen. Jos virta nousee liian suureksi, BMS voi katkaista virran. Jos akkua yritetään ladata pakkasella ja akussa on pakkaslatauksen esto, BMS estää lataamisen.
Miksi akku joskus sammuu?
Moni huomaa BMS:n olemassaolon vasta silloin, kun akku näyttää sammuvan. Invertteri piippaa, virtaa ei tule ulos tai laturi ei enää lataa akkua. Ensimmäinen ajatus on helposti, että akku on rikki.
Usein akku ei ole rikki. BMS on vain tehnyt työnsä. Se on katkaissut toiminnan, koska jokin akun kannalta tärkeä raja on tullut vastaan.
Hyvä esimerkki on vanha aurinkosäädin, joka jatkaa lataamista akun jo täytyttyä. Tällöin BMS voi katkaista latauksen suojatakseen akkua. Käyttäjä näkee vain sen, että järjestelmä ei käyttäydy odotetusti. Akun kannalta suojaus on kuitenkin toiminut oikein.
Mitä BMS ei näe?
BMS valvoo akun sisäisiä arvoja. Se ei kuitenkaan näe kaikkea, mitä akun ulkopuolella tapahtuu. Se ei tiedä, onko akun ja invertterin välissä oikean kokoinen johto. Se ei tiedä, onko kaapelikenkä puristettu kunnolla. Se ei tiedä, onko pultti jäänyt löysälle.
Tämä on tärkeä ymmärtää, koska LiFePO4-järjestelmän ongelmat eivät aina synny akun sisällä. Hyvin usein ne syntyvät johdoissa, liitoksissa, sulakkeissa tai väärin mitoitetuissa kuormissa.
Esimerkki: 1300 watin keittolevy ja yli 100 ampeerin virta
Otetaan käytännön esimerkki. Mökillä käytetään 1300 watin keittolevyä 12,8 voltin LiFePO4-akusta invertterin kautta. Tavallisessa pistorasiassa 1300 wattia ei kuulosta ihmeelliseltä, mutta 12 voltin akustosta otettuna tilanne muuttuu täysin.
1300 watin kuorma tarkoittaa yli 100 ampeerin virtaa. Invertterin häviöiden kanssa virta voi olla vielä hieman suurempi.
Jos akussa on esimerkiksi 150 ampeerin jatkuva purkuvirta tai 150 ampeerin BMS-raja, akun näkökulmasta kaikki voi olla kunnossa. Virta pysyy sallitulla alueella, kennojännitteet ovat normaalit ja akun lämpötila ei nouse vaaralliseksi.
Samaan aikaan akun ulkopuolella voi silti olla ongelma. Liian ohut johto voi lämmetä. Huono liitos voi lämmetä vielä enemmän. Löysä pultti tai huonosti puristettu kaapelikenkä voi muuttua kuumaksi pisteeksi järjestelmässä.
BMS ei mittaa johdon lämpötilaa metrin päässä akusta. Siksi se ei välttämättä katkaise virtaa, vaikka johdotus olisi väärin tehty.
BMS ja sulake eivät ole sama asia
BMS suojaa akkua akun omien rajojen perusteella. Sulake taas suojaa johtoa ja muuta järjestelmää vikatilanteessa.
Oikein valittu sulake sijoitetaan mahdollisimman lähelle akun plusnapaa. Sen tehtävä on katkaista virta, jos akun jälkeen lähtevä johto joutuu oikosulkuun tai kuormittuu vaarallisesti.
Jos sulake puuttuu tai se on aivan liian suuri, johdosta voi tulla vikatilanteessa lämmitysvastus. Siinä kohtaa ei kannata toivoa, että BMS hoitaa kaiken.
Mitä Little Elephant -sovelluksesta voi seurata?
Monissa LANPWR LiFePO4-akuissa käytetään Bluetooth-sovellusta, jonka moni tuntee nimellä Little Elephant. Sovelluksesta näkee akun tilan paljon paremmin kuin pelkästä jännitemittarista.
Käyttäjän kannalta tärkeimpiä tietoja ovat akun varaustila, kokonaisjännite, lataus- ja purkuvirta, lämpötila sekä mahdolliset hälytykset. Sovelluksesta voi nähdä esimerkiksi, latautuuko akku oikeasti, paljonko invertteri ottaa virtaa tai onko BMS katkaissut toiminnan jonkin suojausrajan vuoksi.
Tavallisen käyttäjän ei yleensä tarvitse muuttaa asetuksia. Useimmiten riittää, että sovelluksesta tarkistetaan, mitä akussa tapahtuu.
Mitä tästä kannattaa muistaa?
BMS on yksi LiFePO4-akun tärkeimmistä turvallisuusominaisuuksista. Se suojaa akkua ylilataukselta, liian syvältä purkaukselta, liian suurelta virralta, oikosululta ja liian kylmältä lataamiselta silloin, kun akussa on pakkaslatauksen esto.
Se ei kuitenkaan korvaa sulakkeita, oikean kokoisia johtoja, kunnollisia liitoksia eikä huolellista asennustyötä.
Hyvä LiFePO4-järjestelmä on kokonaisuus. Akku ja BMS hoitavat oman osansa. Johdot, sulakkeet, liitokset, laturi ja invertteri täytyy silti valita oikein.
