Как работает баланс батареи и схема защиты?

Я строю аккумуляторную батарею 4S LiPo, которую я хотел бы включить в проект переносного динамика, и мне нужно убедиться, что батареи никогда не потребуют технического обслуживания, за исключением их полной замены через 5 лет или около того. Я использую батареи NCR18650B, поэтому они должны быть довольно приличными.

Я использую следующую плату BMS , на которой используется зарядная микросхема Seiko :

Чтобы проверить, что это работает должным образом, я намеренно разбалансировал элемент, зарядив его до 4 В, и оставил остальные 3 элемента при том же напряжении 3,85 В.

Настольный источник питания настроен на 16,8 В для зарядки, и можно наблюдать следующие вещи:

1. Как только первая батарея заряжается до 4,25 В, батарея отключается от источника питания. В этом конкретном случае общая энергия в упаковке довольно низкая, потому что батареи там значительно разбалансированы. Почему бы не отключить только самый заряженный элемент?
2. Я не могу определить балансировку при включенном или выключенном источнике питания после того, как BMS решает, что зарядка завершена. Из наиболее заряженного элемента ток не течет.
3. Я попробовал альтернативную балансировочную доску, и это поведение кажется последовательным. Все коммерческие балансировочные печатные платы "работают" одинаково?

Как все это балансирование на самом деле работает? Что было бы лучшим вариантом для моего сценария, когда мне нужен пакет 4S, из которого нагрузка будет брать пики ~ 1A в течение коротких периодов времени?

Я прочитал главу из очень хорошей книги, которая отвечает на все вопросы.

Я настоятельно рекомендую прочитать эту главу или книгу, но если вы хотите, чтобы очень короткие рассказы были такими.

• Обычно предполагается, что пакет состоит из сбалансированных ячеек, поэтому обычная BMS не предназначена для балансировки огромных различий.
• Обычно литиевые элементы имеют очень низкую скорость саморазряда и достаточно равномерно согласованы, поэтому для поддержания исправного состояния упаковки требуется лишь незначительная балансировка.
• Большинство плат BMS, которые имеют балансировку, пропускают только очень маленький ток от наиболее заряженного элемента к шунтирующему резистору, таким образом, они эффективно расходуют заряд, пока другие элементы не достигнут того же уровня.
• Большинство схем балансировки не передают ток от ячейки к другой (активная балансировка), потому что это дороже.
• В зависимости от схемы зарядки балансировка не активна все время, но может быть активной только во время зарядки. Так как большого дисбаланса не должно быть, было бы глупо тратить энергию от более заряженного элемента, когда блок отключен от источника питания.
• Требуется много циклов, чтобы уравновесить клетки. Конечно, в зависимости от схемы все может меняться, но вы можете рассчитывать на баланс 10% разницы в 30 или около того циклах зарядки.
• Дисбаланс за цикл правильно подобранных клеток LiPo обычно составляет менее 0,1%

Эта простая техника балансировки, которая, скорее всего, реализована в обычных платах BMS, работает следующим образом:

Внутренний балансировочный P-MOSFET для конкретной ячейки, который необходимо сбалансировать, включается первым. Это создает ток смещения низкого уровня через делители внешнего резистора, которые соединяют клеммы элемента с ИС контроллера баланса элементов аккумулятора. Таким образом, напряжение между затвором и источником устанавливается через R2, и внешний полевой МОП-транзистор включается. Сопротивление внешнего полевого МОП-транзистора ничтожно мало по сравнению с внешним сопротивлением балансировки элементов, а внешний балансировочный ток, I BAL, определяется как I BAL = V CELL / R BAL. Правильно выбрав значение сопротивления R BAL, мы можем получить желаемый ток выравнивания ячеек, который может быть намного выше, чем внутренний ток выравнивания ячеек, и может ускорить процесс выравнивания ячеек.