1500V BMS Level 3 Architektur BAU BCU BMU für Energiespeichersystem mit CAN 485 LAN

1500V BMS Level 3 Architektur BAU BCU BMU für Energiespeichersystem mit CAN 485 LAN

Produktübersicht
Dieses Hochspannungsbatteriemanagementsystem verwendet eine Level-3-Architektur, die für große Energiespeichersysteme entwickelt wurde. Die dreistufige Struktur besteht aus BAU (Battery Array Unit) als oberster Steuerungsebene, BCU (Battery Cluster Unit) als mittlerer Ebene für jeden Batteriecluster und BMU (Battery Module Unit) als Slave-Ebene für die Modulüberwachung. Die BAU verwaltet zentral mehrere Batteriecluster und kommuniziert mit externen Geräten wie PCS, USV, EMS, Klimaanlagen, Flüssigkeitskühlungs- und Brandschutzsystemen. Dieses hierarchische Design gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb, eine genaue Zustandsschätzung und umfassenden Schutz für Hochspannungsbatterie-Arrays bis 1500 V.

Level-3-Architektur erklärt
Die erste Steuerungsebene ist die BAU, die alle Cluster im Batteriearray verwaltet und als Schnittstelle zu externen Systemen dient. Die Steuerung der zweiten Ebene besteht aus BCU1 bis BCUm, wobei jede BCU ein Batterie-Cluster verwaltet, Cluster-Batterieinformationen sammelt, eine Hochspannungssteuerung durchführt und Daten in die BAU hochlädt. Die Steuerung der dritten Ebene umfasst BMU1 bis BMUn, wobei jede BMU für die Erfassung der Spannung, Temperatur und anderer Informationen der einzelnen Batteriezellen vom Batteriemodul verantwortlich ist. Diese Architektur unterstützt bis zu 30 BCUs und bis zu 40 BMUs pro BCU und eignet sich daher für sehr große Energiespeicherinstallationen.

Technische Daten des BAU-Top-Level-Controllers
Der BAU arbeitet mit einer Eingangsspannung von 9 V bis 32 V, einem typischen Arbeitsstrom von 200 mA bei 24 V und einer Nennleistung von ≤ 5 W. Es verfügt über 4 isolierte CAN-Busse, 4 isolierte RS485-Busse, 1 USB-Schnittstelle für externe Datenspeicherung (Standard 32 GB oder 64 GB) und 2 LAN-Schnittstellen für TCP-IP-Kommunikation. Der BAU bietet 4 Relais-Antriebsausgänge (RL), 4 Trockenknotenausgänge (DO-bewertet 2A passiv), 2 High-Level-Digitaleingänge (DIH) und 2 Low-Level-Digitaleingänge (DIL). Es unterstützt bis zu 30 BCU-Verbindungen und verwaltet das gesamte Batteriearray.

Spezifikationen des BCU-Cluster-Level-Controllers
Die BCU arbeitet mit einer Eingangsspannung von 9 V bis 32 V, einem typischen Arbeitsstrom von 125 mA bei 24 V und einer Nennleistung von 3 W. Es umfasst 3 CAN-Bus-Kanäle (2 isoliert, 1 nicht isoliert), 2 isolierte RS485-Busse und 1 LAN-Schnittstelle. Die BCU bietet 8+2 High-Side-Ausgänge (2 Kanäle unterstützen den PWM-Ausgang), 9 Schalteingangserkennungskanäle, 2 Trockenknotenausgänge (bewertet mit 2 A passiv), 4 Temperaturerkennungskanäle, die NTC 10 K oder 100 K unterstützen, und 3 Gesamtspannungserkennungskanäle, die die Adhäsionserkennung von Haupt- und negativen Relais unterstützen. Der gesamte Spannungserkennungsbereich beträgt 12 V bis 1500 V mit einem Fehler von ≤ 0,3 Prozent. Die BCU verwaltet die Nennspannung des Akkupacks bei 1500 V mit einer Spannungsfestigkeit von 3100 V AC und 4380 V DC. Es unterstützt bis zu 40 BMUs und erkennt den Gesamtstrom mithilfe von 2 Kanälen (1 Shunt und 1 Hall-Sensor, der 5 V oder 12 V unterstützt) mit einem Bereich von -1500 A bis 1500 A und einem Fehler ≤1 Prozent FSR (typisch 0,5 Prozent). Die Isolationsprüfung reicht von 0 bis 200 kΩ mit einem Fehler von <15 kΩ unter 200 kΩ und ≤ ±15 % über 200 kΩ. Die BCU unterstützt die automatische Adressierung über ein isoliertes Pegelsignal. SOC-Schätzfehler ≤5 Prozent, SOH-Schätzgenauigkeit ≤10 Prozent, SOE-Schätzgenauigkeit ≤5 Prozent.

Spezifikationen der BMU-Slave-Ebene
Die BMU ist in vier Varianten erhältlich: BMU16, BMU32, BMU48 und BMU64, wobei die Anzahl der Spannungserfassungskanäle angegeben wird (16, 32, 48 oder 64 Zellen). Der Betriebsspannungsbereich beträgt 9 V bis 32 V mit einem typischen Strom von 50 mA bei 12 V oder 25 mA bei 24 V und einer Nennleistung ≤0,6 W. Jede BMU umfasst 1 CAN-Kommunikationskanal. Der Spannungserfassungsbereich beträgt 0 bis 5000 mV (über -0,5 V bis 6 V kann das AFE beschädigt werden). Die Genauigkeit der Spannungserfassung beträgt ±5 mV. Die Temperaturerfassungspunkte sind 4 für BMU16, 8 für BMU32, 12 für BMU48 und 16 für BMU64 mit einer Genauigkeit von ±2 °C. Die BMU unterstützt passives Balancing mit der Möglichkeit, alle 8 Kanäle einen Balancing-Kanal zu aktivieren. Es umfasst 2 Trockenkontaktausgänge mit einer passiven Nennleistung von 2 A, 2 analoge Eingangserkennungen (Erkennung hoher Flanken) und unterstützt das Brennen des CAN-Bus-Bootloaders. Die automatische Adressvergabe wird unterstützt. Die BMU verfügt über einen Verpolungsschutz für die Stromversorgung und einen Überspannungsschutz. Die Arbeitstemperatur beträgt -40 °C bis 85 °C, die Lagerung bis zu 125 °C. Schutzart ist IP43 (nicht wasserdicht). Luftfeuchtigkeit <95 Prozent ohne Kondensation. Schockfestigkeit bis 5500m Höhe. Vibrationsfestigkeit: bei 10-25Hz Amplitude 1,2mm, bei 26-500Hz maximal 30 m/s². Falltest: 1,5 m, 5 Mal in horizontaler und vertikaler Richtung ohne PCBA-Beschädigung oder Leistungsveränderung.

Kommunikation und Integration
Das Level 3 BMS lässt sich nahtlos in externe Systeme integrieren. Die BAU kommuniziert mit PCS (Power Conversion System), USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung), EMS (Energiemanagementsystem), HVAC, Flüssigkeitskühlung und Brandschutzpaneelen. Mehrere CAN- und RS485-Busse sorgen für Isolierung und Störfestigkeit. LAN-Schnittstellen ermöglichen TCP-IP-Konnektivität für die Fernüberwachung und -steuerung. Der USB-Anschluss ermöglicht lokale Datenprotokollierung und Firmware-Updates.

Schlüsselfunktionen und Schutzmaßnahmen
Das System bietet eine Gesamtspannungs- und Stromüberwachung mit hoher Genauigkeit. Die Isolationserkennung sorgt für Sicherheit vor Erdschlüssen. Die Relais-Hafterkennung verhindert gefährliches Verschweißen von Schützen. Die High-Side-Ausgänge der BCU können externe Schütze oder Anzeigen mit PWM-Fähigkeit für einen Sanftanlauf ansteuern. Trockenknotenausgänge steuern externe Alarme oder Zusatzgeräte. Der passive Ausgleich der BMU verlängert die Lebensdauer des Akkupacks, indem die Zellspannungen während des Ladevorgangs ausgeglichen werden. Die automatische Adressierung vereinfacht die Installation und reduziert Konfigurationsfehler.