I pacchi batteria (specialmente le batterie a ioni di litio) incorporano schede elettroniche con lo scopo di gestire la cella prolungandone il ciclo di vita.
BMS: funzionalità
Il BMS svolge diverse funzionalità:
- Controllo bilanciamento pacco batteria: quando una qualsiasi cella del pacco batteria supera la tensione di bilanciamento iniziale, il BMS provvede a redistribuire la carica in eccesso tra le varie celle (bilanciamento attivo) oppure utilizzando apposite resistenze (bilanciamento passivo).
- Stima dello stato della batteria: lo stato di carica (SOC) e lo stato di salute (SOH) della batteria è stimato basandosi sui valori di tensione e corrente.
- Rilevamento di eventuali malfunzionamenti: misura della tensione per verificare eventuali sovraccarichi in carica o in scarica; misura della resistenza per rilevare guasti nei collegamenti; monitoraggio della temperatura; diagnosi real-time di perdita di isolamento del pacco batteria.
BMS: tipologie di bilanciamento
Queste funzioni del BMS consentono di prolungare il ciclo di vita della batteria, è quindi importante poter verificare il suo corretto funzionamento. Esistono diverse tipologie di bilanciamento che richiedono differenti requisiti:
1) Bilanciamento della cella passivo (basso costo, poca efficienza)
Le celle con un eccesso di carica dissipano calore utilizzando delle apposite resistenze, in questo modo si riesce a far sì che tutte le celle del pacco batteria si trovino in uno stato di carica simile. Questa tipologia di bilanciamento è semplice ed economica, tuttavia è lenta, genera calore indesiderato e riduce la capacità residua di tutte le celle a quella con lo stato di carica più basso (quindi non estende l’autonomia del pacco batteria).
2) Bilanciamento della cella attivo (costo elevato, ottima efficienza)
La carica viene ridistribuita tra le varie celle durante i cicli di carica e scarica. In questo modo viene prolungata l’autonomia in quanto la carica totale utilizzabile nel pacco batteria è aumentata, inoltre, rispetto al bilanciamento passivo, sia il calore generato durante il bilanciamento che il tempo di ricarica vengono ridotti.
Valutare e testare un BMS
Una tecnica per valutare e testare un BMS consiste nell’utilizzare della strumentazione che consenta di emulare il funzionamento di una batteria. Ad esempio, con un Battery Cell Voltage Generator si può ottenere una valutazione facile ed accurata dei BMS, pensato per simulare pacchi batteria agli ioni di Litio (utilizzati nei veicoli elettrici) e batterie di accumulo. Lo strumento può quindi essere utilizzato come simulatore di batteria per le seguenti applicazioni:
Capacità di creare un ambiente di test simulando le batterie:
L’SS7081-50 agevola la valutazione delle prestazioni e della sicurezza dei sistemi di gestione delle batterie utilizzate in moduli o pacchi batteria agli ioni di litio presenti nei veicoli elettrici (EV), in sistemi di accumulo dell’energia (ESS) o in gruppi di continuità (UPS), simulando batterie, alimentatori o carichi elettrici. I parametri e le condizioni delle celle simulati permettono di testare un ambiente BMS in modo più preciso, efficiente e decisamente più sicuro rispetto all’uso di batterie campione.
Inoltre, più unità, ognuna delle quali in grado di simulare 12 celle, possono essere collegate in serie per creare un ambiente multi-cella.
Capacità di misurare tensioni e correnti con elevata accuratezza:
tali misure permettono la valutazione di schede BMS sempre più sofisticate. Inoltre, si può misurare la corrente di stand-by e la corrente “dark” del BMS, al fine di limitare il consumo della batteria.
Verifica guasti dei collegamenti.
Consente di simulare la rottura del collegamento tra il BMS e la batteria, una verifica simile con batterie reali implicherebbe difficoltà nel progettare appositi banchi di prova che rispettino la sicurezza.
Simili funzionalità sono fornite da simulatori di batterie, dotati di 16 canali che possono essere utilizzati sia come un alimentatore in continua, bidirezionale, multicanale, programmabile e ad elevata precisione, sia come carico elettronico. Offre la possibilità di collegare più unita in serie per poter analizzare fino a 480 celle.
