Китай: инновации в защитных платах для 5-24S Li-ion? 

Когда говорят про китайские BMS для литиевых батарей, часто думают о дешёвом ширпотребе. Но в сегменте плат для 5-24S, особенно для индустриальных и транспортных применений, там уже несколько лет идёт своя, довольно глубокая эволюция. Не та, что громко анонсируется на выставках, а тихая, на уровне схемотехники, топологии компонентов и, что важнее, подходов к отказоустойчивости. Сам через это прошёл, заказывая платы для электробайков и накопителей. Сначала был скепсис, потом удивление, а сейчас — понимание, что некоторые решения оттуда просто нетривиальны и заслуживают разбора без предвзятости.

Откуда вообще этот фокус на 5-24S?

Это не случайный диапазон. До 4S — мир потребительской электроники, там всё давно упаковано в чипы-монолиты. Выше 24S — уже серьёзная энергетика, тяжёлые инверторы, там другие требования и бюджеты. А вот 5-24S — это та самая ?зона роста?: малый электротранспорт, тележки, рикши, портативные сварочные аппараты, UPS средней мощности. Рынок огромный, динамичный и очень чувствительный к цене, но при этом отказы здесь критичны — может загореться или взорваться. Именно в этой нише китайские инженеры получили пространство для манёвра.

Первый стереотип, который разбивается: что все платы строятся на готовых контроллерах вроде TI или NXP. Да, они есть. Но в сегменте выше 12S я всё чаще вижу гибридные схемы, где защитная плата (BMS) — это не один чип, а связка: специализированный монитор ячеек (часто свой, ASIC-подобный) плюс маломощный MCU для логики. Это даёт гибкость. Например, можно реализовать не просто отсечку по верхнему/нижнему порогу, а адаптивный алгоритм балансировки, который учитывает внутреннее сопротивление каждой банки, вычисленное в ходе циклов. В документации это редко описано, но видно по поведению платы в тесте.

Взял для проекта партию плат на 20S. Ожидал стандартного passive balancing. Но в логах увидел, что на высоком SOC балансировка почти не ведётся, а активируется при средних уровнях заряда и с разной силой для разных банок. Связался с техподдержкой производителя — оказалось, их firmware заточен под продление срока жизни именно Li-ion (NMC) путём минимизации времени, когда ячейка находится под высоким напряжением. Простая идея, но её реализация требует калибровки и расчётов, которые не в каждом даташите найдёшь.

Где подвох? Практические границы этих инноваций

Конечно, не всё гладко. Инновации часто упираются в качество элементной базы. Хорошую схему могут собрать на конденсаторах с высоким ESR или MOSFET-ах с завышенными характеристиками. Помню случай с платой от одного поставщика из Шэньчжэня: в схеме защиты от переразряда стоял полевик, который по даташиту должен был держать 100А импульсно. На стенде при 60А и -10°C он вышел из строя, просто не успел отключиться из-за роста Rds(on). Производитель потом признался, что использовали ?второсортный? кристалл в том же корпусе. Это системная проблема: даже продвинутая архитектура BMS зависит от дисциплины на производстве.

Ещё один момент — коммуникации. Многие платы имеют UART или CAN-интерфейс, но протоколы часто закрытые или сильно изменённые. Хочешь интегрировать такую BMS для Li-ion в свою систему — будь готов к обратной разработке или покупке софта у них же. Это не всегда плохо: иногда в этих протоколах передаются те самые расчётные параметры вроде SOH (State of Health), но доступ к ним получаешь только через их софт. Создаёт зависимость.

Температурный мониторинг — здесь прогресс заметен. Раньше датчик был один на всю плату. Сейчас типично — по датчику на каждые 4-6 ячеек, а в премиальных исполнениях для 24S видел даже два датчика на модуль плюс контроль температуры на шинах. Это уже не просто ?инновация?, а ответ на реальные инциденты с перегревом в середине сборки.

Кейс: как выглядит реальный продукт от специализированного производителя

Чтобы не быть голословным, возьму в пример конкретную компанию, с чьими изделиями работал. Это ООО Автоматический контроллер Цзюцзян Хэнтонг (сайт — jj-ht.ru). Они позиционируются как частное предприятие с военными традициями, что в китайском контексте часто означает строгий QC и акцент на надёжность. Их платы для 16S-24S я тестировал для проекта складской тележки.

Что бросилось в глаза: силовой разъём припаян не только контактами, но и дополнительными кронштейнами к плате — вибрационная стойкость. Сама плата залита компаундом, но не полностью, а так, чтобы остался доступ к балансировочным резисторам и измерительным точкам. Это разумный компромисс между защитой и ремонтопригодностью. В документации (на удивление внятной на русском) прямо указаны алгоритмы балансировки: принудительная при сборке и адаптивная в эксплуатации.

Но главное — их подход к защитной плате как к системе, а не к компоненту. В комплекте поставляется конфигуратор, где можно задать не только пороги, но и кривые зависимости тока отсечки от температуры. Работая с их продуктом, понимаешь, что они мыслят категориями конечного применения, а не просто продают ?железо?. Это и есть та самая практическая инновация, когда знание нюансов эксплуатации встраивается в firmware.

Балансировка: от пассивной к ?умной? и почему это важно

Вот здесь — один из главных прорывов. Пассивная балансировка (стокрание энергии через резисторы) дёшева, но неэффективна для больших банок и приводит к перегреву. В китайских платах для 5-24S последних двух лет всё чаще встречается активная или гибридная балансировка. Суть не в том, чтобы просто сжечь лишний заряд, а в перекачке энергии от более заряженных ячеек к менее заряженным внутри сборки.

Видел реализацию на силовых дросселях — схема топологически сложнее, но КПД балансировки выше 80%. Это позволяет проводить балансировку не только в режиме покоя, но и при небольшом разряде, что критично для систем, которые редко бывают полностью заряжены (например, солнечные накопители). Для конечного пользователя это выливается в более предсказуемую автономность и меньший разброс в деградации ячеек.

Однако, такая схема требует более точного измерения напряжений и умного управления ключами. Где-то встречал сбои, когда из-за помехи алгоритм ошибочно определял дисбаланс и запускал перекачку, создавая паразитную нагрузку. Производители эту проблему постепенно решают через улучшенную цифровую фильтрацию сигнала АЦП.

Взгляд в будущее: что будет дальше с BMS из Китая?

Тренд, который чётко прослеживается — интеграция. Защитная плата перестаёт быть отдельным модулем. Её функции начинают вшивать в силовые инверторы или объединять с контроллерами двигателей. Особенно для электромобильности. Это снижает общую стоимость и улучшает синхронизацию управления энергией. Уже есть образцы, где BMS на 24S и контроллер мотора сидят на одной плате и используют общую систему охлаждения.

Второе — прогнозирование. Используя данные, накопленные за сотни циклов, платы начинают строить простые модели старения ячеек. Это уже не инновация в железе, а в софте. Но именно такие вещи добавляют ценности. Пользователь получает не просто защиту от аварии, а информацию о том, когда стоит планировать замену батареи.

Останется ли ниша для кастомных решений, таких как те, что предлагает ООО Автоматический контроллер Цзюцзян Хэнтонг? Думаю, да. Потому что универсальные ?всё-в-одном? решения не могут учесть все нюансы специализированной техники. Их сайт jj-ht.ru — хороший пример того, как производитель фокусируется на конкретном сегменте (автоматика, контроль), а не пытается делать всё подряд. В этом, возможно, и есть их главное преимущество: глубокое понимание контекста, в котором работает их BMS для Li-ion.

В итоге, говоря о китайских инновациях в защитных платах, стоит смотреть не на громкие заявления, а на тихую эволюцию в схемах, firmware и подходе к надёжности. Это уже давно не копирование, а вполне самостоятельный инжиниринг, со своими сильными и слабыми сторонами. И для тех, кто работает в области силовой электроники, игнорировать этот пласт разработок — значит добровольно ограничивать свой инструментарий.