Batteriemanagementsystem

Futavis verfügt über ein modulares Baukastensystem zur Erstellung kundenindividueller Batterie-Management-Systeme, kurz BMS. Das modular gehaltene BMS ist nach internationalen Standards entwickelt (u.a. ISO 26262 oder IEC 60730) und kann somit auf verschiedenste Projekte angewendet werden. Die Anzahl der Module und die Zellen pro Modul sind hierbei beinahe beliebig skalierbar, sodass Batterien bis 1000 V DC überwacht und geschaltet werden können.

System Überblick

Das Futavis BMS 3.0 ist modular aufgebaut. Die folgende Abbildung zeigt die Systemübersicht des BMS.

 
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Das BMS besteht aus einem Master Board für jeden Strang des Batteriepakets. Der Master beinhaltet die Verarbeitung von Signalen, Messungen, Kommunikations- und Steuerschnittstellen. Jeder Batteriestrang kann aus mehreren Batteriemodulen bestehen. Ein Batteriemodul kann aus maximal 14 Zellen bestehen. Für jedes Batteriemodul wird ein Slave benötigt.

Der Slave implementiert das Analog-Frontend. Jeder Slave misst die Spannungen der Batteriezelle, balanced und liefert bis zu 6 Temperaturmessungen. Die Verbindung zwischen den Slaves und zwischen dem erste Slave und dem Master wird mittels Daisy Chain oder über CAN realisiert.

Multi-Master-Konfiguration

Das Futavis BMS implementiert eine Multi-Master-Konfiguration. Die Master-Subsysteme können parallel und/oder seriell angeordnet werden. Konfigurationen mit bis zu 20 Masters sind möglich. In jedem Multi-Master-System fungiert ein Master als System-Master (definiert durch den Kabelbaum). Der System-Master kommuniziert mit dem übergeordneten System, kann eine externe Vorladung steuern und kann die anderen Masterboards anleiten. Jedes Master-Subsystem ist abgesehen vom Kabelbaum identisch und eigensicher.

 
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BMS Master

Der Master des BMS stellt Schnittstellen zur Systemsteuereinheit (SCU), anderen Mastern, Strom-Sensoren und Spannungsmessungen. Das BMS muss von der SCU entweder mit 12 V oder 24 V versorgt werden. Die Versorgungsspannung wird für den Master zweifach benötigt. Darüber hinaus muss der Master Eingangssignale wie Enable, HV Enable, Charge Enable erhalten. Das BMS bietet HV-Interlock. Für die Kommunikation zur SCU ist ein CAN-Schnittstelle vorgesehen. Darüber hinaus stellt der Master einige zusätzliche ungenutzte GPIOs für benutzerdefinierte Funktionalitäten zur Verfügung.

 
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Wählen Sie aus folgenden Eigenschaften, um unser BMS für Ihre Anwendung zu konfigurieren:

  • Kommunikation zu den Slaves

  • On-board-Temperatur-Messung

  • 2 Strommessungen (bis zu 1.5kA), Messung mittels LEM–DHAB-Serie

  • CAN Stromsensoren

  • 3 Spannungsmessungen (up to 1000V)

  • Bis zu 6 Relay-Treiber (bis zu 3 A pro Treiber)

  • Prozessor - ARM-Cortex - R4F – 160MHz

  • Externer Watchdog

  • Spannungsversorgung 8 V … 36 V

  • GPIOs:

    • Enable, HV Enable, Charge Enable

    • ID Vergabe, HV Interlock

    • Costum-defined

  • 2 seperate CAN-Schnittstellen

BMS Slave

Die Slaves des BMS stellen Schnittstellen und passives Balancing für bis zu 14 Zellen zur Verfügung. Der Slave verfügt zudem über bis zu 6 Temperatursensoren. Für die Kommunikation zwischen den Slaves und dem Master ist eine CAN oder SPI-Daisy Chain vorgesehen.

 
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  • Überwachung von Kurzschlüssen und Kontaktabrissen

  • Spannungsüberwachung von bis zu 14 Zellenspannungen von 2 bis 5 Volt

  • Übertragung der Messwerte über Daisy Chain oder CAN

  • Passives Balancing jeder Zelle

  • Bis zu 6 Temperatursensoren

  • Messung der PCB-Umgebungstemperatur

  • Modulspannungsmessung

Typen

bms_slave_typen.jpg

*D = Daisy chain, C = CAN
Die Anzahl der Zellen in der Tabelle ist ein Maximalwert. Die Mindestanzahl der Zellen beim NXP MC33771B liegt bei 7.