I sistemi di gestione della batteria (BMS) stanno trasformando i trasporti elettrici. Ecco 5 caratteristiche importanti da individuare
di Fonte ST
Il sistema di monitoraggio della carica di una batteria permette di gestire in maniera intelligente l’autonomia e la sicurezza di un veicolo e-mobility, riducendo i costi di alimentazione.
Perché utilizzare un sistema di gestione della batteria?
Un BMS misura la corrente e la tensione delle celle della batteria e invia tali informazioni a un’applicazione che determinerà lo stato della batteria, denominata Stato di carica o SOC. Queste misurazioni aiutano a determinare lo stato di salute (SOH) della batteria e la vita utile residua (RUL). Calcolando la sua capacità massima effettiva, che diminuisce nel tempo, il dispositivo è quindi in grado di valutare quando sarà necessario cambiarla.
Non solo. Un BMS può bilanciarne la carica e la scarica per garantire un’usura uniforme delle celle, prolungando così la durata della batteria per ottenere sempre il massimo delle prestazioni.
STMicroelectronics presenta quest’anno l’L9963E, un BMS pensato per il nuovo mondo di veicoli alimentati ad energia rinnovabile. Il dispositivo è caratterizzato da un’architettura unica che permette di monitorare dalle quattro alle 14 celle in serie, senza alcun ritardo di desincronizzazione. I test di ST mostrano che è possibile collegare in cascata fino a 31 dispositivi.
1. Misure accurate e operazioni veloci
La prima caratteristica su cui tradizionalmente si concentrano gli ingegneri è la precisione e velocità nelle operazioni del BMS. Un BMS non deve solo misurare lo stato di ogni cella con alta precisione, ma deve farlo in modo eccezionalmente rapida, per evitare agli utenti la frustrazione di dati che non riflettano l’effettivo stato di carica.
L’L9963E è tra i più precisi del settore, con un errore massimo di ±2 mV. L’architettura del dispositivo garantisce, inoltre, che ogni cella disponga di risorse specifiche per elaborare i dati elettrici acquisiti dagli elementi di rilevamento.
2. La sicurezza è prioritaria
Una caratteristica di un BMS che troppi designer tendono a trascurare è la sua sicurezza. La precisione del sistema determina non solo le prestazioni della batteria, ma monitora anche possibili condizioni di sovra e sottotensione o se il sistema sta subendo surriscaldamento o sovracorrente. Ad esempio, in caso di incidente, un’auto elettrica dovrà essere in grado di registrare l’anomalia e spegnersi per evitare danni potenzialmente catastrofici.
Tali capacità richiedono un circuito integrato robusto e in grado di continuare a funzionare anche in circostanze difficili. È inoltre fondamentale prevenire letture errate che avvierebbero erroneamente un arresto mentre l’auto sta viaggiando ad alta velocità. L’L9963E ha una caratteristica di ridondanza unica che gli consente di eseguire un controllo incrociato dei suoi convertitori analogico-digitali (ADC) per garantirne l’accuratezza. Se non sono più affidabili, il dispositivo può costringere un ADC vicino a rilevarne uno difettoso e risolvere il problema.
3. Rapporto prestazioni/costi
Man mano che i veicoli elettrici si fanno più accessibili, una valutazione dei costi si fa sempre più essenziale. L’L9963E propone un ricco elenco di funzionalità senza perdere in convenienza. Inoltre, un tradizionale circuito integrato BMS richiede un diodo Zener esterno in parallelo a ciascuna cella. Il sistema non può sapere quale cella entrerà in contatto per prima con il connettore durante l’assemblaggio del sistema e poiché si tratta sempre di un evento casuale, un diodo Zener su ciascuna cella protegge l’IC. L’architettura hot-plug e robusta dell’L9963E significa che gli ingegneri possono fare a meno di questi diodi Zener, il che semplifica il PCB e riduce i costi complessivi.
4. Guardare oltre il prototipo
Un sistema di gestione della batteria di successo inizia con un semplice proof-of-concept. Trovare un design ricco di funzionalità è tutt’altro che facile e spesso è necessaria una demo funzionante per convincere un cliente. ST offre due schede di valutazione per il proprio L9963E. Il primo, EVAL-L9963E-MCU, include un microcontrollore e viene fornito con un’interfaccia utente grafica STSW-L9963E per aiutare gli sviluppatori a creare applicazioni più velocemente. Il secondo, EVAL-L9963E-NDS, si collega al primo per inserire più L9963E in un collegamento a margherita.
5. Prevedere le nuove funzioni del futuro
Tutti gli ingegneri cercano di rendere il loro progetto il più possibile a prova di futuro, ma nel caso dei sistemi di gestione della batteria, un progetto non deve pensare solo all’auto di domani, ma a tutti i nuovi prodotti che ora utilizzano un BMS, come quello elettrico biciclette e scooter, o attrezzature mediche portatili, tra molti altri.
L’L9963E è abbastanza flessibile da adattarsi a molti più design rispetto all’auto elettrica tradizionale. Grazie alla sua capacità di misurare fino a quattro celle, al suo piccolo contenitore TQFP64EP da 10 mm x 10 mm e alla sua economicità, un’azienda può facilmente utilizzare lo stesso dispositivo ST in molti tipi di veicoli o applicazioni, risparmiando così sui costi di sviluppo.
(lo)
