I sistemi di gestione delle batterie (BMS) svolgono un ruolo fondamentale nei veicoli elettrici, nei sistemi di accumulo di energia, nei pacchi batteria industriali e nelle applicazioni per le energie rinnovabili. Con la crescente complessità dell'elettronica dei BMS, garantire la compatibilità elettromagnetica è diventato un aspetto essenziale dello sviluppo del prodotto.
I test EMC verificano che un sistema di gestione della batteria possa funzionare in modo affidabile senza generare interferenze elettromagnetiche eccessive o diventare suscettibile a disturbi elettromagnetici esterni.
Perché i sistemi BMS richiedono test di compatibilità elettromagnetica (EMC)
Un moderno BMS (Battery Management System) svolge molte più funzioni del semplice monitoraggio della batteria.
Le funzioni tipiche includono:
* Misurazione della tensione cellulare
* Monitoraggio della temperatura
* Rilevamento della corrente
* Calcolo dello stato di carica (SOC)
* Bilanciamento cellulare
* Comunicazione CAN
* Protezione dai guasti
Queste funzioni si basano su circuiti analogici e digitali sensibili che possono essere influenzati dalle interferenze elettromagnetiche.
Il malfunzionamento di un BMS può causare misurazioni imprecise, problemi di comunicazione, interruzioni della carica o arresti imprevisti del sistema.
Standard EMC comuni per BMS
Lo standard EMC applicabile dipende dall'applicazione finale.
Gli standard più frequentemente utilizzati includono:
* CISPR 25
* ISO 11452
* Serie IEC 61000-4
* UNECE R10
Per i veicoli elettrici, la norma CISPR 25 è comunemente utilizzata per le emissioni condotte e irradiate, mentre la norma ISO 11452 valuta le prestazioni di immunità alle radiazioni.
I sistemi di batterie industriali possono invece essere conformi agli standard di immunità IEC 61000.
Test di immunità irradiata
I test di immunità alle radiazioni valutano se un BMS continua a funzionare correttamente quando esposto a campi elettromagnetici a radiofrequenza.
Un tipico sistema di test comprende:
* Generatore di segnale RF
* amplificatore di potenza RF
* Antenna EMC
* Sonda da campo
* Camera semi-anecoica
La generazione di un campo RF stabile richiede amplificatori di potenza RF affidabili e antenne EMC opportunamente selezionate.
Diverse gamme di frequenza possono richiedere antenne biconiche, log-periodiche o a tromba per ottenere specifiche intensità di campo.
Test di emissione condotto
I moduli BMS sono collegati ai sistemi di distribuzione dell'energia e alle reti di comunicazione, pertanto le emissioni condotte rappresentano un fattore importante da considerare.
I test valutano comunemente il rumore trasmesso attraverso:
* Linee di alimentazione CC
* Cavi di comunicazione
* Interfacce di controllo
A LISNA Viene tipicamente utilizzato durante le misurazioni delle emissioni condotte per fornire un'impedenza standardizzata e un'analisi accurata del rumore.
La riduzione delle emissioni condotte spesso richiede un miglioramento del layout del PCB, del filtraggio e della progettazione della messa a terra.
Test sulle emissioni irradiate
I circuiti di commutazione ad alta velocità, la comunicazione CAN, i convertitori CC/CC e i circuiti di bilanciamento possono tutti generare emissioni elettromagnetiche.
Durante i test sulle emissioni irradiate, gli ingegneri valutano se le emissioni rimangono al di sotto dei limiti normativi.
Una schermatura adeguata dell'involucro, una corretta gestione dei cavi e un layout del PCB appropriato sono essenziali per il controllo delle radiazioni RF.
Tipiche sfide di compatibilità elettromagnetica nella progettazione di sistemi di gestione degli edifici (BMS)
I problemi comuni di compatibilità elettromagnetica includono:
* Rumore del convertitore switching
* Interferenze del bus CAN
* Transitori di bilanciamento della batteria
* Scarsa messa a terra del PCB
* Cablaggio del sensore lungo
* Radiazione di spire ad alta corrente
Questi problemi potrebbero non manifestarsi durante i normali test funzionali, ma diventare evidenti durante le valutazioni standardizzate di compatibilità elettromagnetica.
L'ottimizzazione della progettazione nelle fasi iniziali contribuisce a ridurre i rischi di certificazione successivi.
Importanza dei test pre-compliance
Molti produttori di BMS eseguono test interni di pre-conformità EMC prima di sottoporre i prodotti alla certificazione.
I vantaggi includono:
* Risoluzione dei problemi più rapida
* Minori costi di riprogettazione
* Miglioramento del tasso di successo al primo tentativo
* Tempi di certificazione ridotti
Le aziende che stabiliscono capacità EMC interne spesso implementano completamente Soluzioni per l'allestimento di laboratori EMC per supportare i test di sviluppo, la verifica della progettazione e la convalida della produzione.
La progettazione EMC è una sfida a livello di sistema
Le prestazioni EMC ottimali dipendono dall'interazione tra layout del PCB, strategia di messa a terra, design dell'involucro, instradamento dei cavi, filtraggio e architettura del sistema.
L'ottimizzazione di questi fattori durante la fase di progettazione consente ai sistemi di gestione delle batterie di raggiungere una maggiore affidabilità, soddisfacendo al contempo i requisiti di conformità EMC sempre più stringenti per i veicoli elettrici e le applicazioni di accumulo di energia.
