Los sistemas de gestión de baterías (BMS) desempeñan un papel fundamental en los vehículos eléctricos, los sistemas de almacenamiento de energía, los paquetes de baterías industriales y las aplicaciones de energías renovables. A medida que la electrónica de los BMS se vuelve más compleja, garantizar la compatibilidad electromagnética se ha convertido en una parte esencial del desarrollo de productos.
Las pruebas de compatibilidad electromagnética (CEM) verifican que un sistema de gestión de baterías pueda funcionar de forma fiable sin generar interferencias electromagnéticas excesivas ni volverse susceptible a perturbaciones electromagnéticas externas.
¿Por qué los sistemas de gestión de edificios (BMS) requieren pruebas de compatibilidad electromagnética (EMC)?
Un sistema BMS moderno realiza mucho más que la simple monitorización de la batería.
Las funciones típicas incluyen:
* Medición del voltaje de la celda
* Control de temperatura
* Detección de corriente
* Cálculo del estado de carga (SOC)
* Equilibrio celular
* Comunicación CAN
* Protección contra fallos
Estas funciones dependen de circuitos analógicos y digitales sensibles que pueden verse afectados por interferencias electromagnéticas.
Un fallo en el sistema de gestión de baterías (BMS) puede provocar mediciones inexactas, fallos de comunicación, interrupciones en la carga o un apagado inesperado del sistema.
Normas comunes de compatibilidad electromagnética para sistemas de gestión de edificios (BMS)
La norma EMC aplicable depende de la aplicación final.
Entre los estándares más utilizados se incluyen:
* CISPR 25
* ISO 11452
* Serie IEC 61000-4
* UNECE R10
En el caso de los vehículos eléctricos, la norma CISPR 25 se utiliza habitualmente para las emisiones conducidas y radiadas, mientras que la norma ISO 11452 evalúa el rendimiento de la inmunidad radiada.
Los sistemas de baterías industriales pueden, en su lugar, cumplir con las normas de inmunidad IEC 61000.
Prueba de inmunidad radiada
Las pruebas de inmunidad a la radiación evalúan si un sistema de gestión de edificios (BMS) continúa funcionando correctamente cuando se expone a campos electromagnéticos de radiofrecuencia.
Un sistema de prueba típico incluye:
* Generador de señales de RF
* Amplificador de potencia de RF
* Antena EMC
* Sonda de campo
* Cámara semianecoica
La generación de un campo de radiofrecuencia estable requiere amplificadores de potencia de radiofrecuencia fiables y antenas EMC seleccionadas adecuadamente.
Para lograr las intensidades de campo especificadas, pueden ser necesarios diferentes rangos de frecuencia, como antenas bicónicas, logarítmicas periódicas o de bocina.
Pruebas de emisiones conducidas
Los módulos BMS están conectados a los sistemas de distribución de energía y a las redes de comunicación, por lo que las emisiones conducidas son un factor importante a tener en cuenta.
Las pruebas suelen evaluar el ruido transmitido a través de:
* Líneas de alimentación de CC
* Cables de comunicación
* Interfaces de control
A LISN Se utiliza habitualmente durante las mediciones de emisiones conducidas para proporcionar una impedancia estandarizada y un análisis de ruido preciso.
La reducción de las emisiones conducidas a menudo requiere una mejora en el diseño de la placa de circuito impreso, el filtrado y la conexión a tierra.
Pruebas de emisiones radiadas
Los circuitos de conmutación de alta velocidad, la comunicación CAN, los convertidores CC/CC y los circuitos de equilibrado pueden generar emisiones electromagnéticas.
Durante las pruebas de emisiones radiactivas, los ingenieros evalúan si las emisiones se mantienen por debajo de los límites reglamentarios.
Un blindaje adecuado de la carcasa, una gestión correcta del cableado y un diseño apropiado de la placa de circuito impreso son esenciales para controlar la radiación de radiofrecuencia.
Desafíos típicos de compatibilidad electromagnética en el diseño de sistemas de gestión de edificios (BMS).
Los problemas comunes de compatibilidad electromagnética incluyen:
* Ruido del convertidor de conmutación
* Interferencia del bus CAN
* Transitorios de equilibrio de la batería
* Mala conexión a tierra de la placa de circuito impreso
* Cableado largo del sensor
* Radiación de bucle de alta corriente
Estos problemas pueden no aparecer durante las pruebas funcionales normales, pero se hacen evidentes durante las evaluaciones estandarizadas de compatibilidad electromagnética (CEM).
La optimización temprana del diseño ayuda a reducir los riesgos de certificación posteriores.
Importancia de las pruebas de cumplimiento previo
Muchos fabricantes de sistemas de gestión de baterías (BMS) realizan pruebas internas de preconformidad electromagnética (EMC) antes de presentar sus productos para la certificación.
Sus beneficios incluyen:
* Solución de problemas más rápida
* Menores costos de rediseño
* Mayor tasa de éxito en el primer intento
* Tiempo de certificación reducido
Las empresas que establecen capacidades internas de compatibilidad electromagnética (CEM) a menudo implementan soluciones completas. Soluciones para la configuración de laboratorios EMC para respaldar las pruebas de desarrollo, la verificación del diseño y la validación de la producción.
El diseño de compatibilidad electromagnética (CEM) es un desafío a nivel de sistema.
El buen desempeño en materia de compatibilidad electromagnética (CEM) depende de la interacción entre el diseño de la placa de circuito impreso (PCB), la estrategia de conexión a tierra, el diseño de la carcasa, el enrutamiento de los cables, el filtrado y la arquitectura del sistema.
La optimización de estos factores durante la fase de diseño permite que los sistemas de gestión de baterías alcancen una mayor fiabilidad, al tiempo que cumplen con los requisitos de compatibilidad electromagnética (CEM) cada vez más exigentes para vehículos eléctricos y aplicaciones de almacenamiento de energía.
