Structure de base et principe de fonctionnement du BMS pour les véhicules à énergie nouvelle

Il n’existe pas de définition stricte d’un système de gestion de batterie (BMS). Nous pouvons le comprendre comme suit : un système de gestion de batterie est un dispositif utilisé pour surveiller en toute sécurité et gérer efficacement le bloc de batterie, en maintenant le fonctionnement normal du système d'alimentation et en prolongeant la durée de vie de la batterie. Il est communément appelé nounou de batterie ou gestionnaire de batterie. Il peut surveiller l'état de fonctionnement de la batterie (tension, courant et température de la batterie), prédire la capacité de la batterie (SOC) et l'autonomie restante correspondante, et gérer la batterie pour éviter une décharge excessive, une surcharge, une surchauffe et un grave déséquilibre de tension entre les cellules individuelles, maximisant ainsi l'utilisation de la capacité de stockage et de la durée de vie de la batterie.

Classification:

Les systèmes de gestion de batterie peuvent être classés en systèmes distribués, systèmes centralisés et systèmes intégrés en fonction de leur structure.

1. Système distribué

Définition de base :

Un BMS distribué, également appelé BMS modulaire, se caractérise par « des fonctions décentralisées et une gestion centralisée ». Il distribue l'acquisition des données de la batterie et certaines fonctions de traitement à plusieurs unités de commande esclaves indépendantes au sein du module de batterie ou du bloc-batterie, tandis qu'une unité de commande principale est responsable des algorithmes avancés et de la communication du véhicule.

Analyse des caractéristiques professionnelles :

Avantages :

• Haute évolutivité et modularité : en ajoutant ou en supprimant des unités de contrôle esclaves, il peut facilement s'adapter aux plates-formes avec différents niveaux de puissance et de tension, facilitant ainsi la conception basée sur la plate-forme.
• Câblage simple et haute fiabilité : le faisceau d'échantillonnage de chaque module est extrêmement court et soigné, ce qui réduit le risque d'interférence lié à la transmission de signaux analogiques longue distance et améliore la précision des mesures et la compatibilité électromagnétique du système.
• Haute sécurité : les points d'échantillonnage à haute-tension sont dispersés, ce qui réduit le risque d'intrusion à haute-tension dans les systèmes à basse-tension. L'unité de commande principale peut être située à l'écart de la zone à haute tension-.

Inconvénients :

• Complexité élevée du système : nécessite le développement et la gestion de deux unités matérielles (maître et esclave) et des protocoles de communication complexes.
• Coût relativement élevé : le coût matériel total de plusieurs unités de contrôle esclaves peut être plus élevé.
• Applications typiques : véhicules électriques,-systèmes de stockage d'énergie à grande échelle, robots et autres scénarios nécessitant une modularité, une évolutivité, une sécurité et une précision élevées.

2. Système centralisé

Définition de base :

Le BMS centralisé adopte une architecture « acquisition intégrée, traitement centralisé ». Toutes les fonctions sont intégrées dans un seul contrôleur central, et tous les signaux de tension et de température des cellules de batterie sont directement connectés aux ports d'acquisition du contrôleur central via de longs faisceaux de câbles.

Analyse des caractéristiques professionnelles :

Avantages :

• Structure simple, faible coût : contrôleur unique, pas de protocole de communication maître-esclave, développement logiciel relativement simple et coût global le plus bas dans les systèmes-de petite capacité.
• Traitement direct des données : toutes les données sont traitées au sein d'une seule puce, éliminant ainsi le besoin de synchronisation entre nœuds-et les délais de transmission.

Inconvénients :

• Mauvaise évolutivité : les ports d'E/S du contrôleur sont fixes, ce qui rend difficile son adaptation à des systèmes dotés d'un nombre différent de batteries.
• Risque de fiabilité élevé : les harnais d'échantillonnage-à longue distance sont sensibles aux interférences, ce qui entraîne une précision de mesure réduite ; les faisceaux nombreux et longs entraînent un taux de défaillance des connecteurs élevé.
• Disposition inflexible : le contrôleur central doit être proche de la batterie et la disposition du faisceau de câbles est fixe, ce qui n'est pas propice à la disposition globale du véhicule.
• Risques pour la sécurité : tous les points d'échantillonnage à haute tension-sont concentrés en un seul endroit, ce qui présente un risque de défaillance-en un seul point entraînant la panne de l'ensemble du système.

Applications typiques : véhicules électriques à faible-vitesse, outils électriques,-armoires de stockage d'énergie de petite capacité et appareils électroniques grand public avec des exigences de coût et d'espace extrêmement strictes.

3. Système intégré

Définition de base :

Le BMS intégré est le produit d'une intégration profonde de composants électriques et mécaniques, incarnant « une intégration matérielle et logicielle, un degré élevé d'intégration ». Il intègre les fonctions matérielles de base du BMS (telles que AFE, MCU) directement sur la carte de contrôle et de protection de la batterie, et s'intègre parfois même physiquement à d'autres composants à l'intérieur de la batterie (tels que des dispositifs de déconnexion haute tension-, des capteurs de courant).

Analyse des caractéristiques professionnelles :

Avantages :

• Petite taille, utilisation de l'espace extrêmement élevée : très adapté aux applications-à espace limité.
• Optimisation des coûts et de la chaîne d'approvisionnement : réduit les matériaux tels que les boîtiers et les connecteurs, simplifiant ainsi la production et l'assemblage.
• Ciblage puissant des performances : conception optimisée pour des batteries spécifiques, permettant d'obtenir des performances optimales.

Inconvénients :

• Quasiment aucune évolutivité : profondément intégré au bloc de batterie, il ne peut pas être utilisé pour des systèmes de batterie d'autres spécifications.
• Entretien et remplacement difficiles : En cas de panne, cela nécessite généralement le remplacement de l'ensemble de la carte de contrôle ou même de l'intégralité du module batterie.
• Défis en matière de dissipation thermique et d'isolation : l'intégration à haute-densité entraîne des défis en matière de conception de dissipation thermique et des exigences plus élevées en matière de conception d'isolation de circuits haute et basse tension.

Les applications typiques incluent : l'électronique grand public, les deux-roues électriques-, les produits compacts de stockage d'énergie domestique et les packs de batteries pour certains véhicules PHEV/HEV qui donnent la priorité à une utilisation maximale de l'espace.

Le système de gestion de batterie se compose principalement des éléments suivants : une unité centrale de traitement (également appelée module de contrôle principal ou ECU), une unité d'acquisition de données (module d'acquisition BMU), une unité d'équilibrage, une unité d'affichage, des composants de contrôle (relais, fusibles) et des composants de détection (détection de fuite, capteurs de courant, capteurs de température, etc.).

L'unité centrale de traitement se compose d'une carte de commande principale et d'un circuit de commande haute - ; l'unité d'acquisition de données est constituée d'un module d'acquisition de température et d'un module d'acquisition de tension. Dans la plupart des applications, le module d'équilibrage et le module de détection sont intégrés ensemble ; l'unité d'affichage est constituée d'un tableau d'affichage, d'un écran LCD, d'un clavier et d'un ordinateur hôte. La technologie de bus de terrain CAN est généralement utilisée pour réaliser la communication d'informations entre ces composants et avec le système multi-énergie du véhicule.

Dans le système de gestion de batterie d'une batterie lithium-ion d'un constructeur de véhicules à énergie nouvelle, le système adopte une structure maître-esclave. Un module de contrôle principal BMS peut contrôler jusqu'à 256 modules d'acquisition, et chaque module d'acquisition peut collecter et traiter jusqu'à 16 canaux de tension et 8 canaux de température. Il peut effectuer une surveillance en temps réel-de l'état de charge et de décharge de la batterie, du traitement des données, de l'estimation du SOC, de l'estimation de l'autonomie de conduite, du contrôle de charge et de décharge, ainsi que d'autres fonctions.

Le principal principe de fonctionnement du BMS peut être simplement résumé comme suit : une fois que le circuit d'acquisition de données a collecté des informations sur l'état de la batterie, l'unité de contrôle électronique traite et analyse les données, puis émet des commandes de contrôle aux modules fonctionnels pertinents du système en fonction des résultats de l'analyse et transmet les informations au monde extérieur.

ACEY-BP24-300A400Amachine de testeur de BMS, degré élevé d'automatisation, vitesse de test rapide et précision de test élevée. Avec fonction de test de protection contre les surcharges, récupération de surcharge, protection contre les décharges excessives, récupération de surcharge, protection contre les surintensités (courant de surcharge et courant de décharge excessive), résistance interne, auto-consommation, protection contre les courts-circuits, temps de protection contre les surcharges, temps de protection contre les surintensités, temps de protection contre les décharges excessives, courant d'équilibre, tension d'équilibre, etc.

L’utilisation de batteries dans les systèmes d’alimentation automobile est un processus complexe. Les batteries doivent améliorer la sécurité, la densité de puissance et la densité énergétique, et réduire le taux et le coût d'autodécharge. En outre, de nombreux problèmes particuliers liés à leur utilisation dans les véhicules doivent être pris en compte, tels que la cohérence de la batterie, les connexions entre les batteries, la protection contre les fuites et la sécurité haute tension, la ventilation et la dissipation de la chaleur, l'étanchéité et la protection contre la poussière de la batterie et la maintenabilité du système. Ce n’est qu’en résolvant ces problèmes que les batteries pourront être largement utilisées dans les véhicules électriques.

Acey intelligentse spécialise dans la fourniture de solutions intégrées pour les lignes d'assemblage semi-automatiques et entièrement automatiques dédiées aux batteries lithium-ion utilisées dans les systèmes de stockage d'énergie (ESS), les véhicules aériens sans pilote (UAV), les vélos électriques, les scooters électriques, les outils électriques, les deux et trois roues et les applications associées. En outre, nous fournissons une gamme complète d'équipements d'assemblage de batteries, notamment des machines de classement de cellules, des machines de tri de batteries, des machines à coller le papier isolant, des testeurs CCD, des soudeuses par points de batteries manuelles/automatiques, des testeurs BMS, des testeurs complets de batteries et des systèmes de test de batteries.

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