Un sistema di gestione batteria (BMS) tipico è costituito da diversi componenti essenziali. In primo luogo, l'unità di gestione batteria (BMU) monitora continuamente i parametri della batteria, come tensione, corrente, temperatura e stato di carica. Il circuito di bilanciamento della batteria garantisce una distribuzione uniforme della carica tra le celle o i moduli della batteria. Questo circuito distribuisce la carica alle singole celle di un gruppo batterie, assicurando un livello di carica uniforme.
Il BMS monitora continuamente lo stato di carica di ogni cella di un gruppo batterie per valutarne la capacità disponibile e lo stato di integrità generale. Il monitoraggio dello stato di carica e la misurazione della tensione delle singole celle possono risultare molto difficili. In un gruppo batterie di grandi dimensioni, come quelli dei veicoli elettrici ad esempio, possono essere presenti centinaia o migliaia di singole celle. La misurazione accurata di ogni cella richiede algoritmi specializzati per mitigare problemi comuni come lo squilibrio e la deriva di tensione.
L'isolamento e il monitoraggio sono aspetti fondamentali di un sistema di gestione batteria. L'isolamento separa la batteria ad alta tensione dal resto dell'impianto elettrico. Il BMS garantisce l'isolamento e barriere adeguate per prevenire guasti elettrici e pericoli. Il monitoraggio dell'isolamento verifica continuamente la presenza di eventuali falle nell'isolamento, fornendo avvisi tempestivi e protezione da possibili cortocircuiti o altri pericoli elettrici.
Infine, il monitor di interblocco del BMS supervisiona l'attivazione e la disattivazione dei sistemi ad alta tensione e fa in modo che la batteria sia collegata e scollegata correttamente quando necessario. Il monitor impedisce l'attivazione accidentale o altre situazioni di pericolo. I componenti appena elencati sono standard, ma la progettazione e l'implementazione del BMS variano in base all'uso previsto.
Sistemi di gestione batteria specializzati nei veicoli elettrici
Oltre ai componenti sopra elencati, i veicoli elettrici (EV) includono in genere un sistema di pre-carica. Quando un veicolo viene acceso, il circuito di pre-carica aumenta gradualmente la tensione applicata al gruppo motopropulsore prima di abilitare la piena potenza. Questo processo evita l'insorgere di improvvisi picchi di corrente elevata che potrebbero danneggiare il sistema o causare rischi per la sicurezza. Il funzionamento è simile al modo in cui semplici induttori limitano la corrente di spunto, anche se i sistemi di pre-carica BMS sono in genere molto più complessi e capaci.
Un sistema di gestione batteria ottimizza l'efficienza energetica dei veicoli elettrici e ne aumenta l'autonomia. Inoltre, consente di utilizzare in modo efficiente la corrente generata da fonti rinnovabili, come il solare e l'eolico. Infine, la tecnologia BMS è fondamentale nei sistemi di accumulo di corrente su larga scala utilizzati in ambito industriale, ma anche quando un veicolo personale viene temporaneamente utilizzato come batteria di riserva domestica durante le interruzioni di corrente. In questo modo, che si tratti di autoveicoli o altro, le batterie di accumulo possono garantire un'alimentazione stabile durante i picchi di domanda e migliorare la stabilità della rete.
Supporto alla progettazione di sistemi di gestione batteria - BMS Center of Excellence in Egitto
La tecnologia dei sistemi di gestione batteria è fondamentale per garantire le prestazioni ottimali e la sicurezza delle batterie utilizzate in varie applicazioni. Tuttavia, i clienti si trovano spesso ad affrontare problemi relativi all'implementazione e al supporto. In risposta a queste sfide, Arrow ha creato il BMS Center of Excellence in Egitto: una struttura in cui ingegneri specializzati si impegnano a soddisfare le esigenze dei clienti.
Gli ingegneri hanno spesso bisogno di soluzioni BMS in linea con esigenze specifiche per tipo di batteria, requisiti di potenza e configurazione del sistema. Inoltre, la sicurezza della batteria e l'ottimizzazione delle prestazioni sono sfide importanti per un BMS, per cui una soluzione standard potrebbe non funzionare in un'applicazione specifica. È necessario rispettare gli standard di sicurezza funzionale BMS, come quelli indicati nella norma ISO26262 per il settore automobilistico e nella norma IEC61508 per altri settori. I requisiti contenuti in questi standard riguardano l'hardware, il software e persino il processo di sviluppo dei sistemi di gestione batteria: tutte aree in cui il BMS Center of Excellence di Arrow può fornire assistenza.
Corretta integrazione del sistema di gestione batteria
La tecnologia BMS trova applicazione in un'ampia gamma di settori e tecnologie. Un BMS monitora e gestisce le prestazioni della batteria, ottimizza l'efficienza energetica dei veicoli elettrici e ne aumenta l'autonomia. Può anche svolgere un ruolo cruciale nei sistemi di accumulo di energia su larga scala utilizzati in ambienti industriali e applicazioni a livello di rete elettrica. L'utilizzo di batterie di accumulo, unitamente a un adeguato sistema di gestione batteria integrato, garantisce un'alimentazione stabile quando la rete elettrica è sotto pressione e offre una serie di altri vantaggi derivanti dall'uso efficiente delle risorse disponibili.
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