Przyszłość systemów BMS - Exergy Pack – system do zarządzania pracą akumulatorów

Akumulatory litowe są podstawą nadchodzącej kolejnej rewolucji przemysłowej. Ich zalety, takie jak: wydajność prądowa, pojemność oraz gęstość energetyczna, uwolniły wiele aplikacji przemysłowych z kabli. Umożliwiły one także zmianę podejścia do zagadnień transportu, organizacji produkcji, magazynowania, zdalnej kontroli, dostępu do informacji.

Dodaj do ulubionych źródeł w Google
Posłuchaj
00:00

Pojedyncze ogniwa Li-Ion mają jednak często zbyt małą pojemność i zbyt niskie napięcie znamionowe, aby stosować je jako samodzielne źródła zasilania. Dlatego też łączy się je w układach szeregowych (xS), aby zwiększyć napięcie wyjściowe lub równoległych (yP), aby zwiększyć pojemność i obciążalność. Najczęściej jednak zapewnienie właściwych parametrów wyjściowych, czyli napięcia wyjściowego i pojemności uzyskuje się na drodze pakietowania ogniw w układach połączeń szeregowo-równoległych (xSyP). W ten sposób realizowane są zasobniki energii o napięciu wyjściowym do 1000 V i 100 kWh. Oznacza to, że największe zasobniki mogą być wykonane z kilku, a nawet kilkunastu tysięcy ogniw. Aby uprościć konstrukcję, obsługę i serwis, bardzo często duże pakiety akumulatorowe wykonywane są w topologii połączeń modularnych, czyli poprzez łączenie pakietu z modułów bateryjnych, które stanowią najmniejszy, autonomiczny element pakietu akumulatorowego.

Im więcej ogniw, tym większe wymagania w zakresie BMS

W przypadku systemów akumulatorowych wykonanych w postaci dużych pakietów lub zestawów modularnych pojawia się konieczność zarządzania ich pracą. Systemy takie wykonywane są jako autonomiczne, elektroniczne układy pomiarowo-sterujące określane jako systemy BMS (Battery Management System). Część parametrów technicznych ogniw ma charakter krytyczny i wymaga ciągłego nadzoru oraz zarządzania. Utrzymanie właściwej temperatury, wyrównywanie stanu naładowania i kontrolowanie poziomu naładowania poprawia parametry eksploatacyjne i wydajność całego systemu akumulatorowego. Topologia połączeń ogniw oraz parametry techniczne systemów akumulatorowych zarządzanych przez scentralizowane systemy BMS wynikają z ograniczeń chipów kontrolerów BMS. Duże systemy akumulatorowe zbudowane z wielu ogniw lub modułów wymagają systemów BMS, które realizują wszystkie funkcjonalności i dodatkowo wykonane są w architekturze systemów modularnych i rozproszonych. W obecnie dostępnych modularnych systemach BMS na pojedynczy moduł podrzędny BMS przypada od 1 do 16 ogniw połączonych szeregowo. Liczba kolejnych modułów łączonych szeregowo jest ograniczona liczbą modułów kontrolowanych przez nadrzędny BMS lub wynika z ograniczenia maksymalnego napięcia systemu. Systemy rozproszone BMS o napięciach do 1000 V organizują ogniwa w modułach połączonych szeregowo od 1 do 16 ogniw na jeden moduł podrzędny BMS. Oznacza to, że w systemie akumulatorowym uzyskanie znamionowego napięcia wyjściowego na poziomie 1000 V wymaga połączenia 63 modułów typu 16S.

Komunikacja w BMS

Zapewnienie komunikacji z kontrolerem nadrzędnym BMS (Master) wymaga wykonania w najprostszej konfiguracji interfejsu komunikacyjnego przewodowego blisko 130 połączeń elektrycznych i zastosowania takiej samej liczby układów separatorowych. Dlatego też w ostatnich kilku latach pojawiły się publikacje i prezentacje prototypowych rozwiązań rozproszonych systemów BMS wykorzystujących połączenia międzymodułowe, bezprzewodowe (radiowe). Zasada komunikacji międzymodułowej bezprzewodowej jest taka sama jak dla systemów z komunikacją przewodową i sprowadza się do zapewnienia połączenia kontrolera nadrzędnego BMS (master) ze wszystkimi podrzędnymi modułami BMS (slave). Prototypy laboratoryjne i prace badawcze wykorzystują moduły nadawczo-odbiorcze radiowe w pasmach ISM oraz powszechnie dostępne kontrolery komunikacyjne ZigBee lub Bluetooth. Wśród niewielkiej liczby rozwiązań prototypowych wyróżnia się opracowany przez Navitas Solutions system komunikacji WiBaAN (Wireless Battery Area Network) do bezprzewodowych systemów BMS (WBMS). Potwierdza to znaczenie problemu i wskazuje na pionierskie próby standaryzacji bezprzewodowych systemów komunikacji WiBaAN w systemach akumulatorowych. Dostrzegając ogromny postęp w zakresie technologii bezprzewodowych obejmujących zasilanie bezprzewodowe i cyfrową komunikację radiową, należy uznać, że opracowanie technologii bezprzewodowych w systemach akumulatorowych jest przesądzone i jest jedynie kwestią czasu. Ponadto zastosowanie bezprzewodowej komunikacji w systemach akumulatorowych jest znaczącym krokiem w kierunku implementacji technologii IoT (Internet of Things) w przyszłych systemach akumulatorowych.

System Exergy Pack

Powyższe przesłanki są główną motywacją firmy BTO do opracowania systemu złożonego o nazwie Exergy Pack (EP). Firma będzie realizowała to przedsięwzięcie w oparciu o dofinansowanie unijne w ramach programu IUSER.

Wdrożenie EP zapewni szereg korzyści, m.in.:

  • skalowalność – możliwość łatwej i szybkiej rozbudowy systemu,
  • bezpieczeństwo – zapewnienie kontroli termicznej ogniw,
  • miniaturyzacja – redukcja gabarytów i wagi systemu akumulatorowego,
  • efektywność – zwiększenie żywotności pakietów akumulatorów.

Korzyści ekonomiczne jakie zapewnia system EP to:

  • skrócenie czasu realizacji zleceń o 20%,
  • skrócenie czasu realizacji akcji serwisowych o 33%,
  • zmniejszenie do 10% liczby usterek komunikacyjnych,
  • skrócenie czasu montażu pakietu akumulatorów o 75%,
  • zmniejszenie kosztów konstrukcji holderów o 5%,
  • zmniejszenie czasu reakcji czujników temperatury o 3 do 5 s,
  • zwiększenie żywotności pakietów akumulatorów o 30%,
  • zmniejszenie kosztów systemu akumulatorowego o 8%,
  • skrócenie czasu montażu systemu akumulatorowego o co najmniej 20%.

 

BTO Sp. z o.o.
ul. Fabryczna 25, 90-341 Łódź
tel. 42 672 42 02, www.bto.pl, office@bto.pl

Chcesz częściej widzieć nasze artykuły w Google? Dodaj ElektronikaB2B do ulubionych źródeł
Zobacz więcej w kategorii: Technika
Optoelektronika
Sterowanie oświetleniem LED - jak ograniczyć migotanie i zapewnić precyzyjną regulację jasności?
Produkcja elektroniki
Pustki w połączeniach BGA – jak interpretować normy IPC i wyniki inspekcji rentgenowskiej?
PCB
Ekranowanie PCB – od standardowych osłon po rozwiązania specjalne
Produkcja elektroniki
Termopad czy pasta termoprzewodząca? Rozwiązania dla elektroniki przemysłowej i użytkowej
Zasilanie
Zasilacze impulsowe i przetwornice DC/DC oraz DC/AC o mocy od 10 W do 1 kW – parametry, zastosowania i kryteria doboru
Komunikacja
Qualcomm Technologies rozszerza ofertę układów SoC Wi-Fi do zastosowań w IoT
Zobacz więcej z tagiem: Zasilanie
Gospodarka
Unia Europejska zaostrza przepisy w kwestii baterii
Gospodarka
Flex przejął EPC Power. Wzmacnia ofertę zasilania dla centrów danych AI
Nowości
Zasilacze z wbudowanym wyłącznikiem zabezpieczającym – optymalizacja szaf sterowniczych

Zobaczyć obiekt oczami radaru, czyli dlaczego potrzebujemy laboratorium do pomiarów RCS?

Radar postrzega świat inaczej niż człowiek. Zamiast obrazu tworzonego przez światło widzialne rejestruje echo wysłanej fali elektromagnetycznej. Na odpowiedź radarową obiektu wpływają nie tylko jego rozmiary, lecz także kształt, zastosowane materiały, częstotliwość oraz kierunek obserwacji. Dlatego dwa przedmioty o podobnych wymiarach mogą być dla radaru widoczne zupełnie inaczej. Jak zatem sprawdzić, co radar rzeczywiście "widzi"? Służą temu pomiary RCS, prowadzone między innymi w specjalistycznych laboratoriach, które zapewniają kontrolowane i powtarzalne warunki oraz umożliwiają uzyskanie dokładności wymaganej w danym zastosowaniu.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów