Приложение для смартфона "SMART BMS"

Установим приложение, увидим, что оно умеет делать, после этого оценим полезность в повседневной работе. У меня Андроид, так что будем использовать для иллюстраций картинки с него. Сразу хочу отметить, что приложение довольно "сырое", часть функций не работает. Русский перевод очень "кривой", английская версия намного понятней, но приложение переходит на язык телефона автоматом и принудительно. На лодке для контроля я использую старый телефон, переключенный на английский язык, там все более корректно. Его снимки экрана и будем использовать для иллюстраций.

Заходим в Play Market, набираем smart bms в поиске - первое выпавшее предложение - то, что нам нужно.

Приложение использует протокол связи Bluetooth, так что при установке запросит соответствующие разрешения, которые нужно будет дать, и включить Блютуз.

После запуска появится экран выбора нужного smart BMS. Так как у меня в наличии два "умных" устройства, поддерживаемых приложением, и они оба в эфире, выбираем нужное, здесь - верхнее. Кстати, этот длинный номер, который начинается с DL, совпадает с номером на "таблетке" интерфейса, подключенного к BMS.

После этого откроется главный экран приложения - индикатор основных параметров, или "дисплей статуса", как назвал его неведомый разработчик. Он прокручивается, так что я тут выложил две картинки. Слева - экран в первоначальном виде, справа - после сдвига, то, что доступно ниже.

Огромный циферблат "SOC" - State Of Charge - индикатор уровня заряда батареи в процентах, ниже - напряжение на батарее, и величина протекающего через нее тока. 

Строчка с тремя индикаторами ниже, это - первые два - состояние силовых ключей, в "зеленом" виде разрешающих прохождение тока заряда и разряда через BMS. Третий индикатор становится зеленым, когда включается процесс балансировки ячеек батареи. О балансировке мы еще поговорим, когда будем разбираться с настройкой параметров.

Строчка из шести цифр ниже в основном интуитивно понятна, четвертый показатель - максимальное различие напряжений элементов батареи, пятый - счетчик циклов разряда-заряда (в этой версии софта не работает), шестой - текущая мощность в кВт.

В строке "Status information" отображаются предупреждения и аварийные сообщения. Например, о достигнутой максимальной температуре батареи.

Ниже - показания внешнего датчика, который и занимается измерением температуры батареи,

Еще ниже - строка со схематичными ячейками батареи - уровни напряжения на каждой ячейке батареи.

В самом низу экрана, то, что называется серийным номером, или кодом батареи - на самом деле маркировка микросхемы контроллера BMS, используемое "железо", последняя строка - "0911" - версия прошивки - "firmware".

С индикаторами все,

переходим к параметрам - "Parameter Settings".

На иллюстрациях ниже - моя конфигурация "старого" BMS, проверенная в работе. Некоторые особенности и странности прокомментирую более подробно.

Слева - Protection parameters.

Первые две строки - уровни напряжений "отсечки" элементов батареи сверху и снизу.

Последние две строки - предельные токи заряда и разряда. Это "строгие" параметры, по их достижению контроллер аварийно отключает батарею от внешнего мира. Их можно установить, приложение запросит пароль, по умолчанию "123456". 

Третья и четвертая строки устанавливаются приложением, и недоступны для установки, пятая строка, по-видимому, устанавливает порог срабатывания защиты батареи при сильном "разбеге" напряжений индивидуальных элементов. Не проверено.

Доступны для регулировки:
Вторая строка - емкость батареи

Четвертая строка - если установить 15300, контроллер не будет "засыпать"

Шестая и седьмая строки - настройки балансировки. Это напряжение старта балансировки и минимальная разница напряжений элементов.

Кстати, о балансировке элементов батареи. Как уже было указано выше, она здесь пассивная и довольно слаботочная ( около 50 мА), то есть предполагается, что элементы батареи хорошо подобраны между собой. Для того, чтобы началась балансировка, необходимы три условия:

1. Процесс заряда

2. Напряжение выше установленного в шестой строке (у меня >3,2В)

3. Максимальный "разбег" напряжений элементов батареи больше установленного в седьмой строке ( у меня > 20мВ)

Остальные установки на странице недоступны

Вся эта страница предназначена для работы с несколькими BMS, алгоритм мне неизвестен. Любые изменения на этой странице приводят к потере связи с BMS и неработоспособности приложения, проверено. Здесь ничего трогать нельзя.

Справа - Temp protection, пороги защиты по температурам

Доступны для установки:
Первая и вторая строки - диапазон рабочих температур при заряде

Третья и четвертая строки - диапазон рабочих температур при разряде

Пятая страница - Parameter Settings

Здесь в этой версии софта ничего не трогаем.

1. Огромный циферблат SOC практически не несет информации об остатке заряда. 

Выяснилось, что алгоритм определения емкости батареи довольно убогий. При первом включении контроллер измеряет напряжение на элементах и вычисляет приблизительную емкость по таблице, находящейся в установках контроллера (ее, кстати, можно корректировать). После этого контроль за емкостью идет расчетом накопления заряда, когда измеряется протекающий ток и суммарное напряжение батареи, классический кулонометр.

Проблема в том, что измеритель тока должен работать в широком диапазоне от нуля до сотен ампер, в то же время он должен быть достаточно бюджетным. Чтобы исключить дрейф нуля измерителя из-за собственного шума, порог начала измерений приходится держать довольно большим - около 2-3 А, все, что меньше - это ноль. Это значит, что счетчик системы не видит расхода-прихода электроэнергии, если ток не превышает этих двух - трех ампер! Кроме того, точность измерения тока оставляет желать лучшего, в пределах нескольких процентов.

В результате, при разряде-заряде малыми токами, характерными для парусника с солнечными панелями, лишь изредка запускающего двигатель с генератором и большими токами заряда, индикатор довольно быстро сбивается и показывает полную ерунду, и не в состоянии себя откорректировать по ходу работы.

И только, если батарея, работая без присмотра, попадает на срабатывание защиты BMS, тогда SOC сбрасывается, либо на "ноль" (по минимуму напряжения), либо на "100%" (по максимуму). После этого некоторое время индикатор показывает что-то вменяемое.  Так что, практически использовать его показания невозможно.

Самая ценная информация на странице индикаторов - напряжения элементов, температура батареи, и, сообщения и предупреждения, набраны мелким шрифтом с идиотским цветовым выделением. В целом - индикаторная панель организована плохо. Даже удивительно плохо.

2. Основные параметры худо-бедно установить можно, и контроллер отрабатывает выход за выставленные пороги, отключая BMS. Ручное управление силовыми ключами через приложение не работает.

3. Многое приходится делать методом "тыка", в приложении нет никаких "защит от дурака", и любые неочевидные эксперименты с параметрами могут привести к "окирпичиванию" BMS, с серьезными трудностями восстановления.

В целом - приложение сделано убого, но работать можно, и других вариантов пока нет. В "новом" BMS, купленном этой осенью, за счет другого "железа" и "прошивки", мелкие проблемы решены, но появились другие сложности, об этом позже, в "следующем сезоне".

С другой стороны, как говорят опытные люди, штука стоит своих денег, и при определенном подходе ("включении головного мозга и ручном управлении") главные свои задачи успешно отрабатывает.

В следующем посте поговорим о подходящем конструктиве "умной" литиевой батареи, соберем ее в единое целое, и попробуем в работе.

Потом, как положено в инженерном подходе, снимем характеристики полученного источника тока, (для этого придется разобраться с приложением BMS для компьютера) и сделаем выводы по результатам лабораторной работы.