Voedselveiligheid en Hygiëne · •Hoge energie dichtheid Toepassingen •Elektrische...

Battery Management

3 Succesfactoren voor een goed BMS

Door: A.J. Kool

Directeur van Engineering Spirit B.V.

Specialisten in elektronische producten op klantenspecificatie

Battery Management voor Lithium batterijen


Lithium Ion batterijen

• Hoge energie dichtheid

Toepassingen

• Elektrische auto's/fietsen/scooters

• Draagbare apparatuur

Veiligheid?

Brandbaar !





VmaxUnsafe, will case Fire

Safe Safe

Vmin

Charge/Discharge Discharge

Unsafe, will cause damage

Current → Ichrg Imax

Lithium cell limits

Discharge temperature < 60°C, Charge temperature < 40°C



Minimale bescherming door BMS

• Min < Spanning < Max• Stroom < Max• Min < Temperatuur < Max

En verder• Balanceren van spanningen• Overspanning

• Werkt het echt?• Hoe bewijs je dat?• Komt het pack dan door de keuring?

BMS opbouw

Cel

l co

ntr

ol Limits

Safety algorithms

Event logging (with time)

Sensors

Communication (SMBus / CAN / ...)

1

2

3



En wat gebeurt er als het BMS niet goed werkt?

In het minst ernstige geval...

• Dead-on-arrival

-> Vervanging/garantie van batterij fabrikant

• Storingen tijdens gebruik

-> Vervanging/garantie van batterij fabrikant



En wat gebeurt er als het BMS niet goed werkt?

Maar in het andere geval...

• Brand tijdens gebruik of transport-> Mogelijk persoonlijk letsel-> Negatieve publiciteit

• Brand tijdens laden of opslag (meestal binnen)-> Mogelijk persoonlijk letsel-> Negatieve publiciteit-> Serieuze schade claim





Accident investigators have traced a fire that destroyed a UPS Boeing 747 in the United Arab Emirates in 2010 to the lithium batteries being carried in the cargo hold. Unless something is done to prevent similar disasters, the FAA now says such crashes are all but inevitable in the future.

Source: https://www.flyingmag.com/

https://www.flyingmag.com/

Eisen van div. normen (UN38.3 en IEC 62133)• Kortsluitbeveiling

• Diepontlaad beveiliging

• Overlaad beveiliging

• Overspanning beveiliging op laadpoort

Voor CE:• Machine veiligheid• Voor keuring zijn bewijzen nodig





En wat gebeurt er als het BMS niet goedgekeurd wordt?

• Keuringsinstantie wijst af

-> Vertraging van levering

-> Extra engineering kosten en tijd

-> Nieuwe leveranciersselectie

• Alleen de UN38.3 en/of IEC 62133 is niet voldoende!



En wat gebeurt er als klanten problemen melden

-> Extra belasting bij klantenservice

-> Extra support/reparatie

-> Retour zendingen (brandbaar....)

-> Verlies van vertrouwen (intern/extern)

Eenvoudig BMS

• Kortsluit beveiliging


• Beperkte overlaad beveiliging

• Beperkte overspanning beveiliging

• Geen communicatie

• Niet testbaar na Pack assemblage

• Slechts $ 5 ~ $7



• Kortsluit beveiliging


• 100% overlaad beveiliging (ook bij sterke onbalans)

• Goede overspanning beveiliging

• Communicatie

• Ca. $ 20 ~ 30



Microprocessor gestuurd BMS



Benodigde QA productie flow• PCB assemblage

• PCB Test

• Pack assemblage

• Pack Test

Tijdens gebruik of bij een probleem• Service monitoring



Succesfactor 1

Toekomstvisie

• Definieer alle eisen, ook niet functionele:• Samenwerking met apparaat

• Veiligheid

• Garantie periode/voorwaarden

• Garantieafwikkeling

• After-sales/Service

BMS communicatie

Smart Battery System levert uitlezing van gegevens:• Fabrieksgegevens, Actuele spanningen State Of Charge (SOC)

• Slijtage van Capaciteit, Voorspellingen over verbruik

• Service informatie

Het nut van communicatie• Test na pack assemblage

• Test bij retours

• Service monitoring

• Bepaling wel/geen garantie



Diagnose op afstand

• Uitlezing op het apparaat

• Oorzaken van problemen opsporen

• Bepalen of garantie van toepassing is





Succesfactor 2

De juiste kosten

Bepaal alle kosten, ook indirecte• Kijk naar de after-sales/garantie/service kosten

• Bepaal dan de onderdelen

Vergeet:• De (meest voorkomende eis) de kale BMS “prijs”

Extra

• Levensduur verlenging bij gebruik

• Levensduur verlenging bij opslag

• Meer temperatuursensors

• Algoritmen voor detecteren ‘thermal run-away’

• Detectie van vallen en botsen

• Detectie van vocht in de behuizing



Modulaire benadering

• Kern van het BMS(veiligheid, communicatie)

• Voldoet aan standaarden zoals UN38.3IEC 62133 enook de machineveiligheidsrichtlijn

• Makkelijk uitbreidbaar



DEMO board

• 48V @ 50A

• 15 cellen in serie

• Historie geheugen

• CAN communicatie



Slimmigheidjes

• Extra functie die anders extra elektronica zouden kosten• Remlicht

• Alarmlicht

• Richtingaanwijzers (clignoteurs)





Succesfactor 3

Laat een onafhankelijke specialist uitgebreid testen

• Cellen

• BMS

• Communicatie (+inhoud)

• Samenwerking met het apparaat

Voorkom vóóraf de achteraf ‘verrassingen’



Dank voor uw aandacht

The End

Voedselveiligheid en Hygiëne · •Hoge energie dichtheid Toepassingen •Elektrische...

Documents

Transcript of Voedselveiligheid en Hygiëne · •Hoge energie dichtheid Toepassingen •Elektrische...