Architecture BMS niveau 3 1500V BAU BCU BMU pour système de stockage d'énergie avec LAN CAN 485

Architecture BMS niveau 3 1500V BAU BCU BMU pour système de stockage d'énergie avec LAN CAN 485

Présentation du produit
Ce système de gestion de batterie haute tension adopte une architecture de niveau 3 conçue pour les systèmes de stockage d'énergie à grande échelle. La structure à trois niveaux comprend BAU (Battery Array Unit) comme contrôleur de niveau supérieur, BCU (Battery Cluster Unit) comme niveau intermédiaire pour chaque cluster de batteries et BMU (Battery Module Unit) comme niveau esclave pour la surveillance des modules. Le BAU gère de manière centralisée plusieurs groupes de batteries et communique avec des appareils externes tels que les PCS, UPS, EMS, la climatisation, le refroidissement liquide et les systèmes de protection incendie. Cette conception hiérarchique garantit un fonctionnement fiable, une estimation précise de l'état et une protection complète des batteries haute tension jusqu'à 1 500 V.

Architecture de niveau 3 expliquée
Le contrôle de premier niveau est le BAU qui gère tous les clusters du réseau de batteries et sert d'interface avec les systèmes externes. Le contrôle de deuxième niveau comprend BCU1 à BCUm, chaque BCU gérant un cluster de batteries, collectant les informations sur la batterie du cluster, effectuant un contrôle haute tension et téléchargeant les données vers le BAU. Le contrôle de troisième niveau comprend BMU1 à BMUn, chaque BMU étant responsable de la collecte de la tension, de la température et d'autres informations des cellules individuelles de la batterie à partir du module de batterie. Cette architecture prend en charge jusqu'à 30 BCU et jusqu'à 40 BMU par BCU, ce qui la rend adaptée aux très grandes installations de stockage d'énergie.

Spécifications du contrôleur de niveau supérieur BAU
Le BAU fonctionne sur une entrée d'alimentation de 9 V à 32 V avec un courant de fonctionnement typique de 200 mA à 24 V et une puissance nominale ≤ 5 W. Il comprend 4 bus CAN isolés, 4 bus RS485 isolés, 1 interface USB pour le stockage de données externe (32 Go ou 64 Go par défaut) et 2 interfaces LAN pour la communication TCP IP. Le BAU fournit 4 sorties de relais (RL), 4 sorties de nœud sec (DO évalué 2A passif), 2 entrées numériques de haut niveau (DIH) et 2 entrées numériques de bas niveau (DIL). Il prend en charge jusqu'à 30 connexions BCU et gère l'ensemble de la batterie.

Spécifications du contrôleur de niveau cluster BCU
Le BCU fonctionne sur une alimentation de 9 V à 32 V avec un courant de fonctionnement typique de 125 mA à 24 V et une puissance nominale de 3 W. Il comprend 3 canaux de bus CAN (2 isolés, 1 non isolé), 2 bus RS485 isolés et 1 interface LAN. Le BCU fournit 8+2 sorties côté haut (2 canaux prennent en charge la sortie PWM), 9 canaux de détection d'entrée de commutateur, 2 sorties de nœud sec (classées 2A passives), 4 canaux de détection de température prenant en charge NTC 10K ou 100K et 3 canaux de détection de tension totale prenant en charge la détection d'adhérence de relais principal et négatif. La plage totale de détection de tension est de 12 V à 1 500 V avec une erreur ≤ 0,3 %. Le BCU gère la tension nominale de la batterie à 1 500 V avec une tension de tenue de 3 100 V CA et 4 380 V CC. Il prend en charge jusqu'à 40 BMU et détecte le courant total à l'aide de 2 canaux (1 shunt et 1 capteur Hall prenant en charge 5 V ou 12 V) avec une plage de -1 500 A à 1 500 A et une erreur ≤ 1 % FSR (typiquement 0,5 %). Les tests d'isolation vont de 0 à 200 KΩ avec une erreur <15 KΩ en dessous de 200 KΩ et ≤ ± 15 % au-dessus de 200 KΩ. Le BCU prend en charge l'adressage automatique via un signal de niveau isolé. Erreur d'estimation SOC ≤ 5 pour cent, précision de l'estimation SOH ≤ 10 pour cent, précision de l'estimation SOE ≤ 5 pour cent.

Spécifications du niveau esclave BMU
Le BMU est disponible en quatre variantes : BMU16, BMU32, BMU48 et BMU64, indiquant le nombre de canaux d'acquisition de tension (16, 32, 48 ou 64 cellules). La plage de tension de fonctionnement est de 9 V à 32 V avec un courant typique de 50 mA à 12 V ou 25 mA à 24 V et une puissance nominale ≤ 0,6 W. Chaque BMU comprend 1 canal de communication CAN. La plage d'acquisition de tension est de 0 à 5 000 mV (un dépassement de -0,5 V à 6 V peut endommager l'AFE). La précision d'acquisition de tension est de ± 5 mV. Les points de détection de température sont 4 pour le BMU16, 8 pour le BMU32, 12 pour le BMU48 et 16 pour le BMU64 avec une précision de ±2°C. Le BMU prend en charge l'équilibrage passif avec la possibilité d'activer un canal d'équilibrage tous les 8 canaux. Il comprend 2 sorties à contact sec classées 2A passives, 2 détections d'entrée analogiques (détection de bord haut) et prend en charge la gravure du chargeur de démarrage du bus CAN. L'attribution automatique d'adresses est prise en charge. Le BMU dispose d'une connexion anti-inversion d'alimentation et d'une prévention des surtensions. La température de travail est de -40°C à 85°C avec un stockage jusqu'à 125°C. Le niveau de protection est IP43 (non étanche). Humidité <95 pour cent sans condensation. Résistance aux chocs jusqu'à 5500m d'altitude. Résistance aux vibrations : à 10-25 Hz amplitude 1,2 mm, à 26-500 Hz maximum 30 m/s². Test de chute : 1,5 m, 5 fois dans les directions horizontale et verticale sans dommage au PCBA ni changement de performances.

Communication et intégration
Le BMS de niveau 3 s’intègre parfaitement aux systèmes externes. Le BAU communique avec les panneaux PCS (Power Conversion System), UPS (Uninterruptible Power Supply), EMS (Energy Management System), HVAC, refroidissement liquide et protection incendie. Plusieurs bus CAN et RS485 assurent une isolation pour l'immunité au bruit. Les interfaces LAN permettent la connectivité TCP IP pour la surveillance et le contrôle à distance. Le port USB permet l'enregistrement local des données et les mises à jour du micrologiciel.

Fonctions et protections clés
Le système permet une surveillance totale de la tension et du courant avec une grande précision. La détection d'isolement assure la sécurité contre les défauts à la terre. La détection d'adhérence des relais empêche le soudage dangereux des contacteurs. Les sorties côté haut du BCU peuvent piloter des contacteurs externes ou des indicateurs avec capacité PWM pour un démarrage progressif. Les sorties de nœud sec contrôlent les alarmes externes ou les dispositifs auxiliaires. L'équilibrage passif du BMU prolonge la durée de vie de la batterie en égalisant les tensions des cellules pendant la charge. L'adressage automatique simplifie l'installation et réduit les erreurs de configuration.