Test dei sistemi di gestione delle batterie con gli alimentatori Rohde & Schwarz

Attività da eseguire

È fondamentale simulare, misurare e collaudare le batterie ricaricabili utilizzate nei dispositivi e nei veicoli elettrici. Il sovraccarico e la scarica profonda riducono la durata delle batterie ricaricabili. Eventuali difetti possono portare al surriscaldamento di una batteria e persino causare un incendio.

Le batterie più grandi sono tipicamente costruite collegando più celle in serie e in parallelo. Poiché la stessa corrente di carica e di scarica scorre attraverso tutte le celle, le differenze individuali nella capacità delle batterie, l’autoscarica, ecc. porterebbero a diversi stati di carica (SoC) nel tempo e, di conseguenza, limiterebbero la capacità e la durata della batteria. I sistemi di gestione delle batterie (BMS) monitorano, controllano e gestiscono attivamente vari parametri delle celle delle batterie. I compiti di un BMS sono

• Determinazione del SoC di ogni cella
• Supervisione dell’integrità e del declassamento di ogni cellula (stato di salute, SoH)
• Individuazione di guasti e condizioni eccezionali e prevenzione di pericoli come il surriscaldamento e l’incendio
• Bilanciamento del SoC tra le celle
• Gestione termica ed energetica

Il bilanciamento può essere gestito in modo passivo caricando selettivamente le celle con la carica più alta durante il processo di carica o utilizzando regolatori a commutazione per trasferire attivamente l’energia dalle celle con lo stato di carica più alto a quelle con lo stato di carica più basso.

Poiché i BMS svolgono un ruolo cruciale nella durata delle batterie e nella sicurezza contro i guasti, devono essere collaudati a fondo. I test devono simulare tutte le condizioni che potrebbero verificarsi durante il funzionamento reale.

Soluzione Rohde & Schwarz

Gli alimentatori CC R&S®NGL200 e R&S®NGM200 di Rohde & Schwarz sono strumenti versatili con tutte le funzioni necessarie per collaudare e validare i sistemi di gestione delle batterie.

Gli alimentatori R&S®NGL200 e R&S®NGM200 supportano il funzionamento a due quadranti come sorgente e come carico. Possono erogare correnti fino a 6 A e assorbirne fino a 3 A. Tutte le uscite sono completamente isolate rispetto alla massa. Possono essere collegate in serie per emulare i pacchi batterie a livello di singola cella fino a una tensione massima di 250 V rispetto alla massa. L’impedenza d’uscita regolabile può essere impostata tra -50 mΩ e 100 Ω. Le misure di corrente e tensione all’uscita dell’alimentatore forniscono risultati ad alta risoluzione.

Tutte le funzioni possono essere completamente controllate a distanza con tempi di elaborazione dei comandi inferiori a 6 ms. Inoltre, la serie di alimentatori R&S®NGM200 dispone di una modalità opzionale di simulazione della batteria, che consente di effettuare una simulazione realistica di diversi tipi di celle predefinite o personalizzate dall’utente. La tensione a circuito aperto e la resistenza interna a seconda dello stato di carica sono definite per ogni tipo di cella in un file ASCII.

Queste caratteristiche permettono di simulare e variare nel tempo le proprietà della cella con alta precisione e alta risoluzione temporale. Per le batterie di piccole e medie dimensioni, la corrente delle celle può essere prelevata direttamente dagli alimentatori. Per le batterie più grandi, come quelle utilizzate nelle applicazioni automobilistiche, non è necessario che le correnti di carica e scarica fluiscano fisicamente per i test BMS. I risultati delle misure di corrente, ad esempio le tensioni attraverso le resistenze di shunt, vengono simulati al BMS, e gli alimentatori stabiliscono le tensioni delle celle e forniscono le correnti di bilanciamento.

I modelli R&S®NGL202 e R&S®NGM202, con i loro due canali per unità e il formato compatto, consentono di realizzare configurazioni flessibili e salvaspazio per effettuare i test su un BMS. Un kit di montaggio a rack da 19" e le connessioni del backplane forniscono un’integrazione facile e robusta nei rack.

Oltre all’opzione di simulazione della batteria R&S®NGM-K106, la serie di alimentatori R&S®NGM200 offre una maggiore accuratezza di misura e la capacità di registrare velocemente i valori di corrente e tensione con una frequenza di campionamento di 500.000 valori al secondo. L’opzione di simulazione della batteria può eseguire profili memorizzati in file ASCII; questi profili descrivono la tensione a circuito aperto e la resistenza interna rispetto allo stato di carica. Nell’alimentatore sono già disponibili i profili per i più comuni tipi di batterie. La funzione di registrazione rapida può catturare brevi picchi e glitch di corrente e tensione per aiutare nella risoluzione dei problemi.

Riassunto

Gli alimentatori R&S®NGL200 e R&S®NGM200 di Rohde&Schwarz possono simulare in modo accurato le celle delle batterie durante i test dei sistemi di gestione delle batterie. In molti casi, possono sostituire dei simulatori di batteria dedicati molto più costosi.