Продукция   Цены   Контакты   Новости   Поддержка   О компании

BMS (Battery Management System)

Система (далее «BMS») предназначена для управления процессом заряда и контроля параметров эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей (далее «АБ»).

 BMS ориентирована на использование в электротранспорте, источниках бесперебойного питания, сетевых накопителях энергии.

 Система может быть изготовлена под аккумуляторные батареи различных типов и номинальной емкости. Состав и конфигурация системы определяется при заказе, под определенные аккумуляторные батареи.

 Состав системы.

  • платы контроллеров ячеек (рис.1)
  • плата управления контакторами (опционально)  (рис.3)
  • контактор (опционально)
  • плата USB-интерфейса (опционально)  (рис.4)
  • модуль датчика тока  (опционально) (рис.5)
  • программное обеспечение для мониторинга состояния аккумуляторов с ПК. 

Плата контроллера ячейки

 Контроллеры ячеек выполнены в виде независимых плат, подключаемых непосредственно к каждому аккумулятору (ячейке АБ). Электропитание каждой платы производится непосредственно от контролируемой ячейки.

 Для обмена информацией о состоянии аккумуляторов, составляющих линейку АБ, платы соединяются между собой в цепочку, с использованием последовательного интерфейса (UART) c гальванической развязкой.  Для сбора информации на компьютер или другое устройство к оконечной плате контроллера в цепочке подключается плата внешнего USB-интерфейса.

 Принцип работы системы управления зарядом основан на анализе результатов измерения напряжений и температуры аккумуляторов (ячеек), составляющих линейку АБ.  Если в процессе заряда напряжение ячейки превышает значение среднего напряжения ячеек в линейке АБ, контроллер подключает балластные (шунтирующие) резисторы, ограничивающие зарядный ток, текущий через данную ячейку.

 Оконечная плата контроллера имеет 2 пары сухих контактов, предназначенных для управления зарядным устройством и контактором (прерывателем) линейки АБ. Сухие контакты реализованы с гальванической развязкой от схемы контроллера и напряжения АБ.

 При выходе напряжения любой из ячеек за установленные пределы (выше максимально допустимого значения в режиме «Заряд» или ниже минимально допустимого значения в режиме «Разряд»), либо при выходе температуры ячейки за границы рабочего диапазона, контроллер вырабатывает на сухих контактах пары №1  сигнал отключения контактора АБ.

 Сухие контакты пары №2  предназначены для управления зарядным устройством (ЗУ). При достижении заданного уровня напряжения формируется сигнал периодический импульсный сигнал с частотой 1 Гц и скважностью 20, сигнализирующий зарядному устройству о необходимости перехода из режима с постоянным током  заряда (CC) в режим с постоянным напряжением (CV). При достижении уровня напряжения,  соответствующего 100%  заряду ячейки, формируется непрерывный сигнал для отключения ЗУ.

 Если после достижения напряжением ячейки минимального значения и установки сигнала отключения контактора напряжение не вернется в рабочий диапазон, то через 30 секунд контроллер ячейки перейдёт в спящий режим с минимальным потреблением тока. При этом обмен пакетами данных между ячейками становится невозможен до пробуждения контроллера, происходящего при возрастании напряжения ячейки до минимально допустимого значения.

 Платы контроллера изготавливаются под заданную емкость и тип АБ. В зависимости от номинального тока заряда устанавливаются соответствующие токовые шунты. Константы пороговых напряжений АБ выбираются в зависимости от типа АБ и значений, указанных в документации производителя.

 Платы выпускаются в двух исполнениях: исполнение «А», для монтажа на отрицательный вывод аккумулятора (рис 1.а) - для АБ большого размера, и исполнение «Б» - для монтажа на выносной конструкции (рис 1.б) – для малогабаритных АБ.

 Плата контроллера исполнения «А» монтируется на отрицательный вывод (шпильку) аккумулятора и фиксируется гайкой.

 Контроллеры для малогабаритных АБ исполнения «Б», могут быть изготовлены в виде платы, содержащей 5 контроллеров, с внутренними соединениями UART между ними (с возможностью разделения на отдельные элементы). Соединение между выводами аккумулятора и платой контроллера осуществляется проводами с клеммами под гайку на стороне аккумулятора и ножевыми контактами со стороны платы. Выносные датчики температуры (рис.2) монтируются непосредственно на отрицательный или положительный  вывод (шпильку) аккумуляторов и соединяются с соответствующей платой контроллера четырехпроводным шлейфом.

Плата контроллера ячейки

Рис.1. Плата контроллера ячейки

 датчик температуры

Рис.2. Выносной датчик температуры

 

Плата управления контакторами

 Потребитель может реализовать свою плату управления контактором, управляемую сигналом от контроллера BMS, либо использовать предлагаемую опциональную плату (рис.2).

 Плата рассчитана на управление (включение/выключение) от одного до трех контакторов, что позволяет реализовывать параллельное включение нескольких линеек АБ с независимым контролем и управлением. Кнопки на плате предназначены для ручного включения/выключения контакторов. Питание контакторов внешнее, ~220В 50 Гц. Питание платы осуществляется от +5В.

Плата управления контакторами

Рис.3. Плата управления контакторами

 

Плата внешнего USB-интерфейса.

 Плата внешнего USB-интерфейса позволяет подключить к BMS компьютер с программным обеспечением мониторинга, предназначенным для сбора информации о состоянии аккумуляторов батареи, а также до двух плат токовых датчиков.

Плата USB-интерфейса

Рис.4. Плата USB-интерфейса

Модуль датчика тока

Модуль датчика тока, подключаемый к плате внешнего USB-интерфейса, может использоваться программным обеспечением мониторинга для учета тока, потребляемого/отдаваемого линейкой АБ, оценки уровня заряда/разряда АБ.

 Модуль изготавливается и настраивается под заданную номинальную емкость АБ. В зависимости от расчетного тока АБ устанавливаются разные ферритовые кольца.

  • Наименование датчика тока – SS495
  • Тип датчика  - бесконтактный,  на эффекте Холла
  • Диапазон измерения тока   ±1,0..200А (настраиваемый)
  • Точность измерения тока     ±2%

Модуль датчика тока

Рис.5 Модуль датчика тока

Технические характеристики  

Технические характеристики для реализации под литий-полимерные батареи

емкостью 240Ач, напряжением 3.2 В.

Точность измерения напряжения ячейки  5 мВ
 Номинальный ток заряда АБ в режиме CC  0.2С 
 Напряжение, соответствующее опасному перезаряду ячейки (отключение контактора), В  3.64
 Минимально допустимое (рабочее) напряжение ячейки АБ (отключение контактора), В  2.9 
 Напряжение, соответствующее уровню, ниже перезаряда, после отключения ЗУ (снятие флага перезаряда), В  3.38
 Минимальное напряжение для включения балласта, В  3.36
 Напряжение, соответствующее 90% заряда, для перехода к режиму CV,В  3.46
 Напряжение, соответствующее 100% заряда, В  3.62
 Напряжение, соответствующее 20% остаточного заряда, В  3.16
 Напряжение, соответствующее 10% остаточного заряда, В  3.07
 Максимальная температура ячейки  35ºС
 Период посылки пакетов измерений  15 сек 

 Период принятия решения о включении/выключении балластного резистора ячейки: 

- при уровне заряда до 90%  30 сек
- при уровне заряда выше 90%

20 сек 

Время фиксации низкого напряжения ячейки (и принятия решения об отключении контактора)   15 сек

 Пример маркировки BMS: БМС-01-3,2-1,50, где «01» – вариант исполнение платы контролера ячейки (01- исполнение «А» или 02 – исполнение «Б»);

 3.2 – напряжение ячейки (V); 1.50 – максимальная сила тока балансировки (А)

Подписка на новости 
2006-2007 © Энергетические технологии  
Разработка сайта Medialab