Conception du contrôle de systèmes d'électronique de puissance avec Simulink

Systèmes de gestion de batterie (BMS, Battery Management Systems)

Développer des systèmes de gestion de batterie à l'aide de Simulink

Les blocs de batterie lithium-ion sont le système de stockage d'énergie le plus répandu dans les avions, les véhicules électriques, les dispositifs portables et les autres équipements nécessitant une source d'alimentation fiable, à haute densité d'énergie et légère. Le système de gestion de batterie (BMS) est responsable de la sécurité de fonctionnement, des performances et de la durée de vie de la batterie dans diverses conditions environnementales et de charge-décharge. Lorsqu'ils conçoivent un BMS, les ingénieurs développent un contrôle à rétroaction et de supervision qui :

  • surveille la température et la tension des cellules ;
  • estime l'état de charge et l'état d'intégrité ;
  • limite la puissance d'entrée et de sortie pour la protection thermique et contre les surcharges ;
  • contrôle le profil de charge ;
  • équilibre l'état de charge des cellules individuelles ; et
  • isole le bloc de batterie de la charge lorsque c'est nécessaire.

Les capacités de modélisation et de simulation de Simulink® permettent de développer des BMS, comprenant la formulation et le paramétrage de circuit équivalent à cellule unique, le design de circuit électronique, la logique de contrôle, la génération de code automatique, ainsi que la vérification et la validation. Avec Simulink, les ingénieurs peuvent concevoir et simuler les systèmes de gestion de batteries :

  • en modélisant des blocs de batterie en utilisant des réseaux électriques dont la topologie reflète celle du système réel et évolue avec le nombre de cellules ;
  • en paramétrant les éléments de circuit équivalent à l'aide des données de tests de la représentation précise de la chimie des cellules ;
  • en concevant le circuit d'électronique de puissance qui connecte le bloc aux contrôles ;
  • en développant des algorithmes de contrôle en boucle fermée pour la logique de supervision et de détection de défaillances ; et
  • en concevant des observateurs pour l'estimation en ligne de l'état de charge et de l'état d'intégrité.

À l'aide de Simulink, les ingénieurs peuvent étudier le système de gestion de batterie dans un éventail de conditions de fonctionnement et de défaillance avant de se lancer dans les tests matériels. Vous pouvez générer du code C à partir de modèles Simulink afin de déployer vos algorithmes de contrôle pour un prototypage rapide des systèmes et des microcontrôleurs. Simulink génère du code à partir de modèles de batteries et de composants électroniques, vous permettant ainsi d'effectuer une simulation en temps réel pour les tests HIL (Hardware-in-the-loop), afin de valider votre BMS avant implémentation sur hardware.

Développer un système de gestion de batteries (BMS) avec Simulink

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