Comment construire un système de gestion de la batterie (BMS) efficace ?

Lors de la conception d'un circuit de surveillance pour un nouveau système alimenté par batterie, l'optimisation du coût et de la fabricabilité est une tâche essentielle. La première étape consiste à définir la structure préférée du système et l'emplacement des batteries et des composants électroniques associés. Une fois que la structure de base est claire, le défi suivant consiste à faire des compromis dans la topologie du circuit afin d'optimiser la communication et les interconnexions.

Impact de la taille des batteries sur la conception des systèmes d'alimentation

La taille de la batterie affecte directement la structure globale du système d'alimentation. Les concepteurs doivent décider s'il convient d'utiliser de nombreuses petites batteries pour les intégrer dans un module ou un ensemble de batteries complexe, ou s'il faut opter pour des batteries plus grandes, qui peuvent être limitées par des contraintes de poids et de taille. Par exemple, dans la conception automobile, les batteries peuvent être réparties dans différents espaces du véhicule, afin de maximiser l'utilisation de l'espace si la batterie est installée.

Interconnexions entre le système de gestion de la batterie et les signaux d'essai

Un système de gestion de la batterie (BMS) efficace doit tenir compte non seulement de la batterie elle-même, mais aussi des interconnexions entre le système de gestion de la batterie et le système de gestion de l'énergie. batterieLes circuits d'acquisition de données sont intégrés au module de batterie, au BMS et à l'interface d'application finale pour les signaux d'essai et de télémétrie. Dans de nombreux cas, les circuits d'acquisition de données sont intégrés dans le module ou le bloc-batterie afin que les informations cruciales, telles que les identifiants de production, les données d'étalonnage et les spécifications d'utilisation, puissent être transportées avec des composants remplaçables, minimisant ainsi le nombre de fils à haute tension dans le faisceau de câblage.

Points de mesure de la batterie et conception de la topologie matérielle

Dans les applications automobiles, un BMS peut devoir prendre en charge plus de 100 points de mesure, et la conception modulaire du système déterminera le nombre de batteries que chaque système de circuit peut mesurer. Pour garantir la sécurité, batterie sont souvent divisés en au moins deux sous-groupes et isolés par des "prises de service", ce qui garantit que la tension reste inférieure à 200 V en cas de défaillance, minimisant ainsi le risque de choc électrique pour le personnel chargé des réparations.

Mesure à distance et transmission de données

Dans les systèmes de gestion des bâtiments à haut rendement, les circuits de télémesure et le protocole de bus CAN sont utilisés pour la communication interne entre les modules. Cela permet de réduire le taux de transfert de données et d'atténuer les problèmes d'interférences électromagnétiques (EMI). Le protocole de bus CAN permet à plusieurs petits processeurs du système de partager les tâches informatiques, ce qui améliore l'efficacité et la fiabilité globales du système.

Gestion de la température et équilibrage de la capacité de la batterie

L'équilibrage de la capacité de la batterie est crucial pour le BMS, en particulier pour les batteries lithium-ion. Les déséquilibres peuvent entraîner des problèmes de gestion de la chaleur et affecter les performances à long terme. Les concepteurs doivent tenir compte de la répartition des sondes de température pour établir une corrélation précise entre l'état de charge de la batterie et les relevés de tension.

Surveillance efficace des batteries et acquisition de données

Par exemple, le circuit intégré de contrôle de batterie LTC6803 est un composant de base idéal pour un BMS. Ce circuit intégré fournit une fonctionnalité d'acquisition de données multicanaux, permettant une mesure efficace de la tension des batteries, ainsi que des mesures auxiliaires de la température, des signaux d'étalonnage et du courant de charge.

Efficacité énergétique et rentabilité des systèmes de gestion des batteries

Une amélioration importante du LTC6803 est sa capacité à être alimenté directement par la batterie, ce qui améliore l'efficacité et la rentabilité du système. En effectuant des mesures ADC précises et en optimisant le contrôle du courant de la batterie, le LTC6803 réduit la consommation d'énergie de la batterie et évite les déséquilibres de capacité causés par des courants de batterie mal adaptés.

Conclusion

La conception d'un BMS implique de nombreux facteurs complexes, en particulier ceux qui affectent directement l'emballage et la structure du système. Après avoir soigneusement étudié les conceptions mécaniques, les circuits électroniques et le flux d'informations, l'utilisation de solutions d'acquisition de données évolutives comme la plate-forme LTC6803 peut améliorer de façon significative les performances et la rentabilité du système.