1500V BMS Nível 3 Arquitetura BAU BCU BMU para Sistema de Armazenamento de Energia com CAN 485 LAN

1500V BMS Nível 3 Arquitetura BAU BCU BMU para Sistema de Armazenamento de Energia com CAN 485 LAN

Visão geral do produto
Este sistema de gerenciamento de bateria de alta tensão adota uma arquitetura de Nível 3 projetada para sistemas de armazenamento de energia em grande escala. A estrutura de três níveis consiste em BAU (Battery Array Unit) como controlador de nível superior, BCU (Battery Cluster Unit) como nível intermediário para cada cluster de bateria e BMU (Battery Module Unit) como nível escravo para monitoramento do módulo. O BAU gerencia centralmente vários clusters de baterias e se comunica com dispositivos externos, como PCS, UPS, EMS, ar condicionado, refrigeração líquida e sistemas de proteção contra incêndio. Esse design hierárquico garante operação confiável, estimativa precisa do estado e proteção abrangente para conjuntos de baterias de alta tensão de até 1.500 V.

Arquitetura de nível 3 explicada
O controle de primeiro nível é o BAU que gerencia todos os clusters no conjunto de baterias e serve como interface para sistemas externos. O controle de segundo nível consiste de BCU1 a BCUm, com cada BCU gerenciando um cluster de bateria, coletando informações da bateria do cluster, realizando controle de alta tensão e enviando dados para o BAU. O controle de terceiro nível inclui BMU1 a BMUn, com cada BMU responsável por coletar a tensão, temperatura e outras informações individuais da célula da bateria do módulo de bateria. Esta arquitetura suporta até 30 BCUs e até 40 BMUs por BCU, tornando-a adequada para instalações de armazenamento de energia muito grandes.

Especificações do controlador de nível superior BAU
O BAU opera com uma entrada de energia de 9V a 32V com corrente de trabalho típica de 200mA a 24V e potência nominal ≤5W. Possui 4 barramentos CAN isolados, 4 barramentos RS485 isolados, 1 interface USB para armazenamento externo de dados (padrão 32 GB ou 64 GB) e 2 interfaces LAN para comunicação TCP IP. O BAU fornece 4 saídas de acionamento de relé (RL), 4 saídas de nó seco (DO classificado como 2A ​​passivo), 2 entradas digitais de alto nível (DIH) e 2 entradas digitais de baixo nível (DIL). Ele suporta até 30 conexões BCU e gerencia todo o conjunto de baterias.

Especificações do controlador de nível de cluster BCU
A BCU opera com entrada de energia de 9V a 32V com corrente de trabalho típica de 125mA a 24V e potência nominal de 3W. Inclui 3 canais de barramento CAN (2 isolados, 1 não isolado), 2 barramentos RS485 isolados e 1 interface LAN. A BCU fornece 8 + 2 saídas laterais altas (2 canais suportam saída PWM), 9 canais de detecção de entrada de switch, 2 saídas de nó seco (classificado como 2A ​​passivo), 4 canais de detecção de temperatura com suporte para NTC 10K ou 100K e 3 canais de detecção de tensão total com suporte para detecção de adesão de relé principal e negativo. A faixa total de detecção de tensão é de 12V a 1500V com erro ≤0,3 por cento. A BCU gerencia a tensão nominal da bateria em 1500V com tensão suportável de AC3100V e DC4380V. Ele suporta até 40 BMUs e detecta a corrente total usando 2 canais (1 shunt e 1 sensor Hall com suporte para 5V ou 12V) com faixa de -1500A a 1500A e erro ≤1% FSR (típico 0,5%). Os testes de isolamento variam de 0 a 200KΩ com erro <15KΩ abaixo de 200KΩ e ≤±15 por cento acima de 200KΩ. A BCU suporta endereçamento automático através de sinal de nível isolado. Erro de estimativa SOC ≤5 por cento, precisão da estimativa SOH ≤10 por cento, precisão da estimativa SOE ≤5 por cento.

Especificações de nível escravo BMU
A BMU está disponível em quatro variantes: BMU16, BMU32, BMU48 e BMU64, indicando o número de canais de aquisição de tensão (16, 32, 48 ou 64 células). A faixa de tensão operacional é de 9V a 32V com corrente típica de 50mA a 12V ou 25mA a 24V e potência nominal ≤0,6W. Cada BMU inclui 1 canal de comunicação CAN. A faixa de aquisição de tensão é de 0 a 5000mV (exceder -0,5V a 6V pode danificar o AFE). A precisão de aquisição de tensão é de ±5mV. Os pontos de detecção de temperatura são 4 para BMU16, 8 para BMU32, 12 para BMU48 e 16 para BMU64 com precisão de ±2°C. A BMU suporta balanceamento passivo com a capacidade de ativar um canal de balanceamento para cada 8 canais. Inclui 2 saídas de contato seco classificadas como 2A ​​passivas, 2 detecções de entrada analógica (detecção de borda alta) e suporta gravação de bootloader de barramento CAN. A alocação automática de endereços é suportada. A BMU possui conexão anti-reversa da fonte de alimentação e prevenção de oscilação de energia. A temperatura de trabalho é de -40°C a 85°C com armazenamento até 125°C. O nível de proteção é IP43 (não à prova d'água). Umidade <95 por cento sem condensação. Resistência ao choque até 5500m de altitude. Resistência à vibração: em 10-25 Hz amplitude 1,2 mm, em 26-500 Hz máximo 30 m/s². Teste de queda: 1,5 m, 5 vezes nas direções horizontal e vertical sem danos ao PCBA ou alteração de desempenho.

Comunicação e Integração
O BMS da Level 3 integra-se perfeitamente com sistemas externos. O BAU se comunica com PCS (Sistema de Conversão de Energia), UPS (Fonte de Alimentação Ininterrupta), EMS (Sistema de Gerenciamento de Energia), HVAC, refrigeração líquida e painéis de proteção contra incêndio. Vários barramentos CAN e RS485 fornecem isolamento para imunidade a ruídos. As interfaces LAN permitem conectividade TCP IP para monitoramento e controle remotos. A porta USB permite registro de dados locais e atualizações de firmware.

Principais funções e proteções
O sistema fornece monitoramento total de tensão e corrente com alta precisão. A detecção de isolamento garante segurança contra falhas à terra. A detecção de adesão do relé evita soldagem perigosa de contatores. As saídas laterais altas da BCU podem acionar contatores ou indicadores externos com capacidade PWM para partida suave. As saídas de nó seco controlam alarmes externos ou dispositivos auxiliares. O balanceamento passivo da BMU prolonga a vida útil da bateria equalizando as tensões das células durante o carregamento. O endereçamento automático simplifica a instalação e reduz erros de configuração.