Exemple de schéma d'un bloc batterie avec un système de gestion de batterie (BMS)
Votre tâche
Il est crucial de simuler, mesurer et tester les batteries rechargeables utilisées dans les appareils et les véhicules alimentés par batterie. La surcharge et la décharge profonde réduisent la durée de vie des batteries rechargeables. Des défauts peuvent engendrer des surchauffes de la batterie et même déclencher un incendie.
Les batteries plus importantes sont généralement construites en connectant plusieurs cellules en série et en parallèle. Comme le même courant de charge et de décharge circule à travers toutes les cellules, des différences individuelles en termes de capacité de la batterie, de décharge automatique, etc. engendreraient des statuts différents de la charge (SoC) dans le temps et par conséquent limiteraient la capacité et la durée de vie de la batterie. Les systèmes de gestion de batterie (BMS) affichent, contrôlent et gèrent de manière proactive plusieurs paramètres des cellules. Les tâches d'un BMS (système de gestion de batterie) sont
- La détermination du SoC de chaque cellule
- La supervision de l'intégrité et de la dépréciation de chaque cellule (état de santé, SoH)
- La détection des défauts et des conditions exceptionnelles, ainsi que l'évitement des risques tels que la surchauffe et l'incendie
- L'équilibrage des SoC entre les cellules
- La gestion thermique et énergétique
L'équilibrage peut être réalisé passivement en chargeant de manière sélective les cellules ayant le processus de charge le plus long ou en utilisant des régulateurs en mode commutation pour transférer activement l'énergie des cellules avec le statut de charge le plus élevé vers ceux avec le statut de charge le plus faible.
Puisque les BMS jouent un rôle crucial pour la durée de vie de la batterie et la sécurité contre les échecs, ils doivent être testé minutieusement. Les tests doivent simuler toutes les conditions qui pourraient survenir lors du fonctionnement.
Configuration avec huit alimentations deux voies R&S®NGM202 pour la simulation de seize cellules de batterie utilisées dans un système 48 V
Solution Rohde & Schwarz
Les alimentations DC R&S®NGL200 et R&S®NGM200 de Rohde & Schwarz sont des appareils polyvalents dotés de toutes les fonctions nécessaires pour le test et la validation des systèmes de gestion des batteries.
Les R&S®NGL200 et R&S®NGM200 prennent en charge un fonctionnement deux quadrants en tant que source et charge. Des courants de source jusqu'à 6 A et des courants de charge jusqu'à 3 A sont possibles. Toutes les sorties sont entièrement isolées par rapport à la terre. Elles peuvent être connectées en série pour émuler des blocs batteries sur un seul niveau de cellule jusqu'à une tension maximale de 250 V par rapport à la terre. L'impédance de sortie ajustable peut être réglée entre –50 mΩ et 100 Ω. Les mesures de tension et courant à la sortie de l'alimentation fournissent des valeurs haute résolution.
Toutes les fonctions peuvent être entièrement contrôlées à distance avec des durées pour le processus de commandes inférieures à 6 ms. De plus, la série d'alimentations R&S®NGM200 propose un mode de simulation de batterie en option qui permet la simulation réaliste de différents types de cellules prédéfinis ou définis par l'utilisateur. La tension en circuit ouvert et la résistance interne dépendant du statut de la charge sont définis pour chaque type de cellule dans un fichier ASCII.
Ces fonctions permettent aux propriétés de la cellule d'être simulées et de varier dans le temps avec haute précision et résolution temporelle élevée. Pour les batteries de petites et moyennes tailles, le courant de la cellule peut être directement provenir des alimentations. Pour les plus grosses batteries comme celles utilisées dans les applications automobiles, il n'est pas nécessaire que les courants de charge et de décharge circulent physiquement pour les tests des BMS. Les résultats de mesure du courant, comme par exemple avec des tensions à travers un shunt, sont simulées pour les BMS, puis les alimentations établissent les tensions de cellule et délivrent les courants équilibrés.
Les R&S®NGL202 et R&S®NGM202 dotées de leurs deux voies par unité et avec leurs formats compacts, permettent une configuration flexible et des montages plus petits pour le test d'un BMS. Un kit de montage rack 19" et des connexions en face arrière fournissent une intégration simple et robuste dans les tiroirs.
En plus de l'option de simulation de batteries R&S®NGM-K106, la série d'alimentations R&S®NGM200 propose une précision de mesure avancée et un enregistrement rapide du courant et de la tension avec un taux d'échantillonnage atteignant 500000 valeurs par seconde. L'option de simulation de batteries peut exécuter des profils stockés dans les fichiers ASCII; ces profils décrivent la tension de circuit ouvert et la résistance interne en fonction du statut de la charge. Des profils dédiés aux types de batteries classiques sont disponibles dans l'alimentation. La fonction d'enregistrement rapide peut capturer des pics étroits et des glitches en tension et en courant dans un but de dépannage.
Conclusion
Les alimentations R&S®NGL200 et R&S®NGM200 de Rohde&Schwarz peuvent simuler les cellules batteries de manière très pratique lors du test de systèmes de gestion de batteries. Dans de nombreux cas, elles peuvent remplacer des simulateurs de batteries dédiés bien plus onéreux.
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