Lityum iyon pillerin kullanımında çok önemli bir rol oynayan BMS devreleri temel olarak lityum iyon pilleri uygun koşullarda kullanmak için tasarlanmış devre kartlarıdır. BMS ifadesinin açılımı “Battery Management System”dir. Türkçe’de BYS (Batarya Yönetim Sistemi) olarak kullanıldığı da görülmektedir. Bu devreler çok küçük uygulamalardan çok büyük uygulamalara kadar geniş bir kullanım alanına sahiptir.

BMS devreleri farklı amaçlara yönelik tasarlanabilir. Örneğin bir pos makinesinde kullanılan 18650 için çok karmaşık bir BMS devresi gerekmezken elektrikli araçlarda kullanılan BMS’ler çok daha komplekstir. Bu içeriğimizde BMS devreleri hakkında detaylı bilgi paylaşımı sağlayacağız.

BMS (Batarya Yönetim Sistemi) Devresi Nedir?

BMS, yani batarya yönetim sistemi adından da anlaşılacağı üzere bir bataryanın çalışma prensiplerini belirleyen birimdir. Temel özellikleri arasında hücrelerin gerilim seviyelerini izleme, aşırı akıma karşı koruma, kısa devre koruması ve sıcaklık koruması olarak sıralanabilir. Bunun yanı sıra daha fonksiyonel BMS devreleri de bulunmaktadır ve ihtiyaca göre daha gelişmişleri de üretilebilir. Örneğin; bazı BMS’lerde yazılım bulunmakta ve başka cihazlarla bilgi transferi yapabilmektedir.

Bunun yanı sıra bazı BMS devrelerinde balans (dengeleme) özelliği de bulunmaktadır. Böylece batarya paketinin daha uzun ömürlü olmasını sağlayabilir. Tüm bunlar farklı farklı özellikler olsa da her BMS’in temel amacı bataryanın uygun koşullar içinde çalışmasını sağlamak ve potansiyel tehlikenin önüne geçmektir. Temel BMS özellikleri aşağıdaki gibi açıklanabilir.

bms devresi nedir ne işe yarar

BMS Devreleri Ne İşe Yarar?

  1. Aşırı Gerilim Koruması: Lityum iyon piller aşırı şarj olması durumunda patlamaya meyilli hücrelerdir. Dolayısıyla aşırı gerilime karşı korunması gerekir. BMS devreleri de bataryalar maksimum gerilimine ulaştığında sarj işlemini sonlandırır ve gerilimin daha fazla yükselmesine izin vermez.
  2. Minimum Gerilim Koruması: Lityum iyon bataryalar aşırı gerilime karşı korunması gerektiği gibi düşük gerilime karşı da korunmalıdır. Aksi halde piller zarar görür ve ömrü ciddi oranda kısalır.
  3. Aşırı Akım Koruması: BMS devreleri farklı akım taşıma değerlerinde üretilirler. Genellikle bu değer uygulamaya göre seçilir ve bu değer aşıldığında batarya paketinin deşarj/şarj olması engellenir. Örneğin, 20A değerine sahip bir BMS devresi kullanıyorsanız 25A akım çekmeye çalışırsanız BMS devresi otomatik olarak çok milisaniyeler içerisinde kendisini kapatacaktır.
  4. Anlık Aşırı Akım Koruması: BMS’lerin bir diğer özelliği de tepe akımlarına karşı koruma sağlamaktır. Örneğin, BMS devreniz 20A deşarj verebiliyor ama 500ms kadar küçük bir zaman içerisinde 40A deşarj akımına ihtiyacınız olursa BMS devresi buna imkan verebilir ancak 50A çekmeye çalışırsanız BMS, batarya paketini korumaya alacaktır. (Bu değerler BMS’in datasheet dosyasının içerisinde yer almaktadır.)
  5. Kısa Devre Koruması: Bataryalar için en korkulu durumlardan bir tanesi de kısa devre oluşmasıdır. Bu durumda BMS devreye girer ve bataryanın kısa devre olmasını engeller.
  6. Sıcaklık Koruması: Lityum iyon piller için en önemli durumlardan bir tanesi de sıcaklıktır. Piller maksimum deşarj akımında kullanıldığında ısınma durumu yaşanır. Buna bağlı olarak sıcaklık değeri yükselir ve tehlikeli durumlar oluşabilir. BMS devresi yüksek sıcaklığa veya düşük sıcaklığa ulaştığında batarya paketini korumaya alır. BMS’ler sıcaklık okumak için genellikle farklı değerlerde NTC kullanır.
  7. Dengeleme (balans) Özelliği: Her BMS devresi içerisinde olmasa da çoğu BMS devresinde en azından pasif dengeleme yöntemiyle dengeleme fonksiyonu bulunmaktadır. Bazı kompleks BMS’lerde ise aktif dengeleme da bulunabilir. Balans işlemi batarya paketindeki tüm hücrelerin eşit gerilime sahip olmasını sağlayan bir birimdir.

Smart BMS Devresi Nedir?

BMS devreleri her zaman gelişmeye devam etmiş ve ihtiyaçlar doğrultusunda yeni çözümler üretilmiştir. Smart BMS’ler için BMS ile kullanıcı arasında iletişim kurabilen ve parametreleri ayarlanabilen BMS çeşitleridir demek yanlış sayılmayacaktır. Smart BMS kavramında kullanıcıların aklına ilk olarak bluetooth özelliği taşıyan BMS’ler gelmektedir. Bu BMS’ler bir akıllı telefon uygulaması arayüzü ile bağlantı kurarak bataryanın anlık durumunun izlenmesini sağlayan özelliğe sahiptir.

Smart BMS’in yapabilecekleri yalnızca bununla sınırlı değildir, farklı haberleşme protokollerine sahip olmalarının yanı sıra içerisinde yer alan mikrodenetleyiciler sayesinde bir bilgisayar gibi çalışır ve SoC, SoH hesaplama algoritmaları yürütebilir. Bunun yanı sıra bazı ihtiyaç doğrultusunda parametre ayarlamaları da yapılabilir. Örneğin, bir bataryanın %30’un altına düşmesini istemiyorsanız bunu uygulama üzerinden basitçe gerçekleştirebilirsiniz.

Smart BMS Özellikleri

bms devresi nedir ne işe yarar

Smart BMS’lerin temel özelliklerini sıraladık ancak bu BMS’ler kendi içerisinde bir mikrodenetleyici bulundurduğu için aslında sınırları yoktur demek yanlış olmayacaktır. Örneğin; İstanbul’da yaşıyorsunuz ama Ankara’daki ofisinizde bir çiçeğinizin sulamasını yapan motorunuzun bataryası var. Bu batarya smart BMS’e sahipse basit mühendislik çözümleri ile bataryanın 5. seri grubunun hücre gerilimi 3.8V’un altına düştüğünde size mail atmasını sağlayabilirsiniz. Bunun gibi bataryanız %40’ın altına düştüğünde size SMS atan veya bataryayı otomatik şarja takan bir devre tasarlayabilirsiniz.

Tüm bunlar göz önünde bulundurulduğunda aslında Smart BMS’lerin yapılacak olan işin isterlerine veya hayal gücünüze göre farklı uygulama alanlarında kullanmanız mümkündür. Smart BMS’lerin diğer BMS’ler ayrı tutulmasının temel özellikleri ise şunlardır:

  • SoC ve SoH gibi kompleks algoritmalar işleyebilir ve bu bilgiler ile batarya doluluk oranını doğru değere çok yakın olacak şekilde verebilir.
  • Bluetooth, WiFi gibi haberleşme yöntemleri sayesinde doğrudan kontrol edilebilir ve izlenebilir.
  • Parametre ayarları yapılarak cihazın isterlerine göre değerler ayarlanabilir.
  • UART, CAN, RS-485 gibi farklı haberleşme protokollerine sahip olabilirler. Bu sayede farklı gömülü sistem uygulamalarına entegre olabilir.
  • Batarya üzerinde arıza tespiti yapmak daha kolaydır.

Görüldüğü üzere BMS devreleri lityum iyon bataryalar için olmazsa olmaz özelliktedir. BMS devreleri uzun ömürlü ve güvenli batarya kullanımını sağlamaktadır. Bazı özel uygulamalarda BMS devresi kullanılmayabilir ancak bu uygulamaların da özel süreçleri vardır. Eğer mümkünse BMS devresi muhakkak tercih edilmelidir.

BMS Devresi Ne İşe Yarar?

BMS devreleri lityum iyon bataryaları güvenli ve uzun ömürlü kullanılmaları için önemli bir birimdir.

BMS Devrelerinin Özellikleri Nelerdir?

BMS devrelerinin pek çok farklı özelliği olabilir ancak en temel özellikleri aşırı gerilim koruması, kısa devre koruması, aşırı akım koruması, sıcaklık koruması ve minimum gerilim koruması olarak sıralanabilir.

BMS Devresi Kullanılmak Gerekli Mi?

BMS devresi lityum iyon bataryalar için muhakkak kullanılmalıdır. Drone gibi bazı cihazlarda BMS devresi kullanılmayabilir. Çünkü bu cihazlar pilden yüksek akımlar çekmek üzerine tasarlanmıştır. Yüksek akım gerektiren BMS devreleri ise oldukça hacimli ve ağır oldukları için drone gibi uygulamalarda kullanılamazlar. Burada sadece hücrelerin gerilimleri kontrol edilir ve batarya şarj edilirken dengeli (balans özellikli) şarj aletleri ile şarj edilir.

author-avatar

Hakkında Mustafa Akdaş

Mustafa Akdaş, Uludağ Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği bölümünden mezun olan bir mühendistir. Özellikle Lityum iyon bataryalarda güvenlik, batarya verimliliği ve bataryalar için termal analiz konularında ve batarya gruplama alanlarında uzmanlaşmıştır. Kariyeri boyunca pil ve batarya tasarımı, çeşitli elektronik cihazlar için batarya üretimi, mühendislik ve AR-GE çalışmaları yapmıştır. Sektördeki öncü firmalarda çalışma geçmişi bulunmakta olup, inovatif batarya ve pil projeleri geliştirerek sektörde liderlik yapmaktadır.

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir