Подогрев батареи LiFePO4 зимой: как подключить BMS JBD AP21S004 и модуль нагрева JR002
Литий-железо-фосфатную батарею нельзя заряжать на морозе: при температуре ниже 0 °C на аноде оседает металлический литий, и ёмкость теряется необратимо. Если батарея стоит в неотапливаемой пристройке, гараже или уличном шкафу, ей нужен подогрев, который включается до зарядки и выключается, когда банки прогрелись. У плат JBD для этого есть выход управления нагревом HT и отдельный модуль JBD-JR002. Ниже — схема, по которой мы собрали такую батарею в мастерской, порядок подключения и настройки.
Что за платы и что на них написано
JBD AP21S004 V1.2 — плата защиты (BMS) на 200 А с общим портом: заряд и разряд идут через одни и те же клеммы. Связь — UART, RS485 и CAN, поэтому батарею можно подключить к гибридному инвертору по протоколу. Число последовательных банок задаётся в приложении, для низковольтных инверторов на 48 В обычно это 16S. Силовые площадки подписаны прямо на плате:
- B- — минус сборки банок. Подключается первым, на плате так и написано: «Step1 B-».
- C- — общий минус на нагрузку и зарядку.
- HT — выход управления нагревом.
- NTC — разъём датчиков температуры банок.
JBD-JR002 V1.2 — модуль нагрева. На этикетке по-китайски: «ток заряда 200 А, ток нагрева при разряде 8 А». Две медные шины модуля включаются последовательно в силовой минус. На краю платы сверху вниз: две пары отверстий под провода плёнки, белый двухконтактный разъём «100K-NTC» для датчика температуры, площадки J4 «MCU控制» (управление от контроллера) и одиночный контакт «BMS B-».
Важная оговорка: паспорта на JR002 в открытом доступе нет. Схема ниже собрана по маркировке на платах. Пункты из раздела «Что сверить до подключения» подтвердите у продавца или по схеме JBD, прежде чем подавать питание.
Схема соединения
Куда какой провод: таблица
| № | Контакт на JR002 | Откуда приходит провод | Сечение |
|---|---|---|---|
| — | Медная шина 1 | Площадка C- платы BMS | Силовой кабель на 200 А |
| — | Медная шина 2 | Наружу: это клемма P- батареи (к инвертору) | Силовой кабель на 200 А |
| 1 | «加热膜负极», верхняя пара отверстий | Минус нагревательной плёнки | 1,5 мм², на 8 А |
| 2 | Вторая пара отверстий | Плюс плёнки и плюс батареи B+ через предохранитель 10 А и термовыключатель. Подпись мелкая и на фото читается не полностью — прозвоните мультиметром, соединены ли отверстия между собой, или просто ведите плюс плёнки напрямую на B+ | 1,5 мм² |
| 3 | Белый разъём «100K-NTC» | Датчик 100 кОм, идёт в комплекте с модулем. Сам датчик кладите на плёнку или на пластину над ней: модуль следит, чтобы плёнка не перегрелась | Провод датчика |
| 4 | Площадки J4 «MCU控制» | Двухконтактный разъём HT платы BMS. Это сигнал «греть / не греть» | Сигнальный провод |
| 5 | Контакт «BMS B-» | Площадка B- платы BMS (минус банок). Общий минус модуля: через него модуль получает опору для сигнала HT и замыкает цепь плёнки | 1,5 мм², на 8 А |
На плате BMS остаются свои подключения: B- — на минус сборки банок (первым), разъём NTC — датчики на банки, CAN или RS485 — на инвертор.
Порядок подключения
- Балансировка и B-. Сначала балансировочные провода по порядку, затем B- платы BMS на минус сборки.
- Силовая цепь через модуль. C- платы BMS — на шину 1 JR002, шина 2 — клемма P-. Как выбрать предохранитель на основной плюс, разобрано в статье про ток КЗ батареи LiFePO4.
- Общий минус модуля. Провод с контакта «BMS B-» (№ 5) — на площадку B- платы BMS.
- Плёнка. Минус плёнки — в отверстие «加热膜负极» (№ 1). Плюс — на B+ через предохранитель 10 А и нормально замкнутый термовыключатель KSD301 на 60–65 °C. Термовыключатель — последняя линия защиты: если электроника откажет, он разорвёт цепь сам.
- Управление. Двухконтактный разъём HT платы BMS — на площадки J4 (№ 4). Полярность сигнала проверьте мультиметром: когда BMS включает нагрев, на HT появляется напряжение. Сверьте её с продавцом, прежде чем паять.
- Датчики. Датчики NTC платы BMS — на банки в самом холодном месте, а не на плёнку. Иначе BMS решит, что батарея прогрелась, и рано выключит нагрев. Датчик 100K модуля (№ 3) — на плёнку.
Балансировочные провода подключаются до силовых, в строгом порядке — подробно в статье о порядке подключения BMS.
Как работает нагрев
Когда температура банок ниже порога, BMS запрещает зарядку и подаёт сигнал на HT. JR002 включает плёнку. Как только банки прогрелись до порога выключения, нагрев отключается и зарядка разрешается снова. Зарядка и нагрев не идут одновременно в холодной батарее — в этом весь смысл схемы.
Настройки в приложении JBD (Xiaoxiang или JBD Tools), раздел функций. Как подключиться к плате и где искать пороги, мы разбирали в статье про приложение JBD Smart BMS.
| Параметр | Значение | Зачем |
|---|---|---|
| Включение нагрева | +3…+5 °C | Начать греть до того, как банки опустятся к нулю |
| Выключение нагрева | +10…+12 °C | Запас, чтобы нагрев не щёлкал на пороге |
| Запрет заряда на холоде | 0 °C, снятие при +5 °C | Обязательно: заряд LiFePO4 на морозе необратимо портит банки |
| Число банок и датчиков | По факту | Например, 16S и столько NTC, сколько подключено |
Почему ноль градусов — граница, и что происходит с банками на морозе, — в статье о LiFePO4 на морозе.
Подбор нагревательной плёнки
Ток через модуль — не больше 8 А. Считайте его по максимальному напряжению сборки, а не по номинальному: I = Umax ÷ R.
| Сборка | Umax | Плёнка | Ток при полном заряде |
|---|---|---|---|
| 16S | 58,4 В | 150–250 Вт; например, 200 Вт ≈ 13 Ом | ≈ 4,5 А |
| 21S | 76,6 В | Сопротивление не меньше 10 Ом | ≤ 7,7 А |
Пример для 16S: плёнка на 200 Вт при номинальных 51,2 В имеет сопротивление 51,2² ÷ 200 ≈ 13 Ом. При полном заряде 58,4 В ток составит 58,4 ÷ 13 ≈ 4,5 А — почти вдвое ниже предела модуля.
Плёнку укладывайте под дно или на бока сборки через алюминиевую пластину и изоляцию, а не прямо на оболочку банок: пластина разносит тепло равномерно и не даёт локального перегрева. Корпус утеплите — без утеплителя нагрев греет улицу, и батарея тратит на него заметную часть ёмкости.
На что обратить внимание с гибридным инвертором
- Батарея может разрядиться в простое. Надпись на этикетке «ток нагрева при разряде» говорит, что плёнка может питаться от самой батареи. Если батарея стоит зимой без зарядки, нагрев способен её посадить. Проверьте, есть ли в приложении режим «греть только при подключённом заряде», и включите его.
- Инвертор может перестать заряжать. Если батарея подключена к инвертору по CAN, на морозе BMS передаёт ему «заряд запрещён», и инвертор зарядку останавливает. Нагрев при этом должен включиться сам, по сигналу HT. Убедитесь в этом на практике до первой зимы.
Зимние настройки самого инвертора — в статье о зимних и летних настройках гибридного инвертора.
Проверка на столе до установки
- Вместо плёнки подключите эквивалент: лампу или резистор на 20–50 Ом.
- Охладите датчик NTC — например, пакетом со льдом. В приложении должен появиться статус нагрева, а нагрузка — включиться.
- Дайте датчику согреться выше порога выключения: нагрузка отключается, зарядка разрешается.
- Только после этого ставьте плёнку.
Что сверить до подключения
- Полярность сигнала HT на площадках J4.
- Соединены ли между собой отверстия второй пары (№ 2) и нужен ли модулю провод от B+.
- Откуда модуль берёт ток нагрева: от батареи или только от зарядного устройства.
Эти данные даёт продавец платы или схема подключения JBD для конкретной ревизии. Если сомневаетесь, лучше спросить, чем угадывать: ошибка в цепи управления обычно заканчивается тем, что нагрев не включается, а в силовой цепи — сгоревшей платой. Общие правила безопасности самодельных накопителей — в статье о пожарной безопасности LiFePO4, а взвесить самосбор против заводской батареи поможет материал «Аккумулятор LiFePO4 из ячеек: самосбор или заводской».
Частые вопросы
Можно ли обойтись без модуля нагрева, если BMS запрещает заряд на холоде?
Батарею запрет защитит, но зарядки не будет, пока банки не согреются сами. В неотапливаемом помещении зимой это может растянуться на недели. Модуль нагрева нужен, чтобы батарея заряжалась и в мороз.
Почему датчик нельзя класть на плёнку?
Плёнка нагревается быстрее банок. Датчик на ней покажет «тепло» через пару минут, BMS выключит нагрев и разрешит заряд, хотя сами банки ещё холодные.
Сколько энергии уходит на подогрев?
Зависит от утепления и мороза. Плёнка на 200 Вт, работающая час, расходует 0,2 кВт·ч. В утеплённом корпусе нагрев включается коротко и редко; в открытом шкафу на морозе он может работать часами.
Нужен ли подогрев, если батарея стоит в доме?
Если в помещении зимой стабильно выше +5 °C — нет. Подогрев нужен там, где температура опускается к нулю: гараж, пристройка, уличный шкаф.