Litiumbatterier är populärt. Om du är i färd att skaffa ett har du säkert förstått att det behövs ett BMS – Battery Management System. Det är bra att veta att BMS inte är något standardiserat system. En del är simpla, andra avancerade. Ofta är prislappen en indikator.
Vår tekniske redaktör Stig har djupdykt i ämnet.
Av Stig Forsberg
BMS står, som nämns i ingressen, för Battery Management System, på svenska närmast batteristyrningssystem. Alltså ett system som kontrollerar batteriet både vid laddning och urladdning. BMS kan vara olika avancerade från det enklaste som skyddar batteriet för överladdning och för stora strömuttag samt från att bli helt urladdat. Det balanserar även internt de ingående cellerna mellan varandra så att de håller samma laddnivå. Detta sker när batteriet når specificerad slutspänning, över 14,2 volt, i slutet av laddcykeln.
Ett helt urladdat litiumbatteri havererar och kan inte laddas upp igen, det är helt bortom räddning.
Mer avancerade BMS
Mer avancerade BMS har ofta blåtandsanslutning så att användaren kan kontrollera status på sitt batteri. Det kan även ha kontrollfunktioner för flera andra parallellkopplade litiumbatterier. Det ser då till att samtliga battericeller i batteribanken har samma laddnivå genom att ladda de celler som ligger lite efter. Man slipper då att cellerna vid laddning och urladdning deltar olika i processen.
Vidare så kan det ha mjukt avslag av laddströmmen när det når full laddning. BMS:er som inte har det kommer att tvärt blockera generatorns laddning. Dessa tvärstopp påfrestar generatorn så att den efter något år kan haverera. Inget man märker eftersom det är en långsam process. Ingen misstanke faller då på att det är batteriet som orsakat haveriet. Man fixar generatorn och ett år eller två senare är det haveri igen.
Vid parallellkopplade batterier av bly/syra-typ kommer det längst bort kopplade batteriet vara ”skyddat” av mellankopplingskablarna. Det får då mindre laddning och deltar mindre vid strömuttag därför att kablarna i sig utgör ”skyddsmotstånd”. Det är därför det är så viktigt med ett grovt kablage, minst 35 mm2 och att batterierna är inkopplade så att laddning och uttag sker över pol-paren diagonalt, dvs att batteriernas poler är korskopplade.
Ett bra BMS förlänger batteriets livslängd och gör även ett dyrare batteri till en bra affär!
Kan ta ut mycket hög ström
BMS-systemen är olika uppbyggda beroende på hur litiumbatteriet är konstruerat. Ett litiumbatteri kan ha en slutspänning på 14,2 till 14,6 volt och det är den aktuella BMS:en som sköter begränsningen av uppladdningen. Utan BMS kan man både överladda och sänka litiumbatteriet. Det vanligaste är att man begränsar uppladdningsströmmen till 1C. 1C är då den strömstyrka som krävs för att ladda batteriet på 1 timme. För ett 100 AH batteri betyder det således 100 A. Strömuttaget begränsar man vanligen till 2C. Därmed kan en inverter för Din kaffemaskin eller mikro som kräver 150 A vid 12 volt då drivas av batteriet utan problem. De drar mycket, men körs oftast bara några minuter åt gången.
Motverkar brandrisk
Kemiska skillnader i beteendet mellan bly/syra och litium gör att behovet av BMS kommer in. Ett tomt bly/syra-batteri suger i sig en hel del i början, men ganska snart börjar batteriet göra motstånd. Det betyder att laddprocessen går långsammare. Mindre ström går genom batteri, kablage och laddare och därmed blir laddtiden mycket längre. Det i sin tur betyder att batteriet, kablaget och laddaren inte värms upp lika mycket.
Ett litiumbatteri drar i sig lika mycket ström hela tiden. Det blir därför tillsammans med kablage och laddare mycket varmare. Om inte strömmen begränsas av BMS:en kan den oreglerade strömmen bli mycket hög. Så hög att brandrisk uppstår.
Varför behöver inte bly/syra-batterier en BMS?
Det behövs inte dels därför att som ovan beskrivits är den kemiska processen är olika. Samtidigt är moderna 7/9-stegs batteriladdare en typ av övervakningssystem för bly/syra. De tar hänsyn till laddningsgrad/temperatur och laddar batteriet på ett optimalt sätt.
De gamla ”rakt på”-laddarna laddade bara på och laddade sönder ett batteri om man inte tog bort den i tid. Det kokade sönder.
När nu litium kom valde tillverkarna att bygga in ett BMS i själva batteriet eftersom de inte vet hur vi konsumenter kommer koppla in det i våra system. Kanske den dagen kommer då allt är litium-anpassat och vi kan köpa rena litiumbatterier och plugga in. Idag låter det sig dock inte göras i våra husbilar.
Nya husbilar sämre anpassade till Litium
Nya bilar, ca 3 år eller yngre, har speciella problem med laddningen. På grund av Eurocertifiering och krav på låg förbrukning så slår generatorn av vid fulladdat startbatteri vid 13,8 volt. Dessa bilar är därför försedda med en laddbooster, en DC/DC förstärkare, som höjer spänningen till laddningen för bodelsbatteriet. Här är det för en gång skull en fördel att ha en äldre bil med ett gammalt laddsystem som ger högre laddspänning. Jag har i min bil sett upp till 15 volt vid tomma och mycket kalla batterier.
Detta bör ett BMS-system klara
- Balansera de interna battericellerna
- Begränsa laddströmmen, vanligen 1C
- Begränsa urladdningsströmmen, vanligen 2C
- Gärna ha blåtand så att man kan läsa av batteriets laddstatus (Extra viktigt om man har bly/syra-laddare i bilen)
- Mjukt avslag mot generatorn när batteriet är fulladdat
- Kunna kommunicera med och hantera fler batterier i samma batteribank (Om Du avser parallellkoppla fler litiumbatterier)
Tänk på kabelarean
OM Du kopplar in utrustning i Din bil kolla först vilken kabelarea Du behöver. Tänk på att avståndet/kabellängden skall fördubblas för Du skall ju från batteriet och tillbaka igen.
100 Ah räcker långt
Om Du funderar på att montera ett litiumbatteri, kolla noga hur BMS:en är specificerad. Har Din bil förutsättningarna att kunna använda det aktuella batteriet? Många tillverkare vet att Du har ett bly/syra-system i bilen och har anpassat sig efter detta. Andra förutsätter att Du vet vad Du gör när Du kopplar in det och att systemen bakom klarar av det.
Upp till 100 AH är normalt inte något problem, Men börjar Du ladda på med 200 – 300 AH litium så kontrollera att befintligt kablage, laddare och generator tål den belastning det kan ge upphov till. I det fallet kan 1C betyda 300 A! Jag är inte övertygad om att alla husbilar klarar det.
Dessutom, varför tänka i gamla banor där 200 AH motsvarar en möjlig kapacitet av 100 AH att utnyttja. Med ett 100 AH litiumbatteri har man samma kapacitet att tillgå i bilen. Bly/syra ger oss, och har alltid gett oss, cirka hälften av märk-kapaciteten.
Detta bör Du avstå från
Det finns numera ”Bygga Själv”-satser att beställa på nätet. Man serie- och parallellkopplar lösa celler så man når den spänning och kapacitet som man tänker sig. Det säljs då även lösa BMS-system som Du kopplar samman med cellerna.
Gör INTE detta om Du inte är mycket kunnig kring bilelektriska installationer och dessutom är mycket insatt i hur litiumbatterier fungerar.
Det är inte ett fullt så enkelt ”Plugg&Play”-system som hemsidorna försöker göra gällande. Vi husbilsåkare bör nog hålla oss borta från hemmabyggda litiumbatterier. Köp i stället ett välrenommerat batteri så har Du både garanti och support från leverantören!
Detta ska Du definitivt avstå från!
Den händige och ytterst kunnige kan köpa lösa litiumceller från USA och bygga ihop sin egen batteribank. Det krävs då djup kunskap i hur man själv bygger en egen BMS för den aktuella batteribanken. Vi vanliga husbilsägaren ska avstå detta.
En god idé!
Det vi istället bör göra är att byta ut den i bilen monterade laddaren för laddning från 230-stolpen. Byt den mot en litiumladdare och ställ in den efter rekommendationen från batteritillverkaren.
Den vanliga bly/syra-laddaren drar vanligen upp laddspänningen på slutet till 14,2 volt och slår sedan ifrån. Den startar sedan inte igen innan batterispänningen är nere på 12,8 volt, vilket för litiumbatteriet betyder att det är i det närmaste urladdat. Resultatet blir att Du när Du åker iväg har tomt batteri trots att bilen varit inkopplad till elstolpe hela tiden före avfärd.
