Configuration

Control

Общие настройки

Для изменения общих настроек батареи следует выбрать раздел «Control → Common settings»:

В данном разделе:

• Cell capacity – номинальная ёмкость ячеек, А×ч;
• Cell resistance – номинальное сопротивление ячейки, Ом;
• Relax time (after charging) – время релаксации ячейки после заряда, с;
• Relax time (atfer discharging) – время релаксации ячейки после разряда, с;
• Reset parameters – команда сброса степени заряда и сопротивления ячеек.
• Method of calculating the battery voltage:
  • Summation of cell voltages – итоговое напряжение батареи считается равным сумме напряжений ячеек;
  • Using voltage before contactors – итоговое напряжение считается равным напряжению, измеренным BMS до контакторов.

Величины «Cell capacity» (ёмкости), «Cell resistance» (сопротивления) используются для расчёта степени заряда батареи (SOC).

Величины «Relax time» (времени релаксации) используются для определения состоянии батареи. Если батарея находится в состоянии релаксации, то система пересчитывает напряжение на ячейках в степень заряда (SOC).

По команде «Reset parameters» выполняется сброс:

• степени заряда ячеек (новые значения SOC ячеек будут рассчитаны исходя из напряжения на ячейках и зависимости «Uocv (open-circuit voltage) table» в разделе «Control → SOC estimation»);
• сопротивлений ячеек на значение «Cell resistance»;
• ёмкости батареи на значение «Cell capacity».

Команда «Reset parameters» должна использоваться при пуско-наладочных работах при условии, что батарея находится в состоянии релаксации.

SOC estimation

Устройство BMS Main 3 рассчитывает степень заряда батареи (SOC) используя два алгоритма:

• по напряжению холостого хода;
• по напряжению и току.

Рекомендуется использовать алгоритм расчёта SOC по напряжению и току.

Для изменения параметров алгоритма расчёта степени заряда батареи необходимо выбрать раздел «Control → SOC estimation»:

Поддерживаются следующие алгоритмы («Algorithm») определения степени заряда:

• Voltage – по напряжению холостого хода;
• Current and voltage (simplified) – по напряжению и току (упрощённый алгоритм, рекомендуется для ячеек LFP);
• Current and voltage (enhanced) – по напряжению и току (улучшенный алгоритм, рекомендуется для ячеек NMC).

Алгоритм "Voltage" рассчитывает SOC ячеек исходя из табличной зависимости Uocv = Uocv(SOC, t°C).

Алгоритм "Current and voltage (simplified)" работает следующим образом:

• если I = 0, батарея находится в состоянии релаксации и напряжение ячейки Uocv находится вне отрезка [Linear zone point 1; Linear zone point 2], то расчёт SOC на основе табличной зависимости Uocv = Uocv(SOC, t°C);

• в любых других случаях величина SOC пропорциональна заряду, прошедшему через батарею (интеграл тока по времени).

Алгоритм “Current and voltage (enhanced)” отличается от упрощённого алгоритма (simplified) онлайн-коррекцией эффективной ёмкости. При использовании данного алгоритма необходима точная настройка табличной зависимости Uocv = Uocv(SOC, t°C).

Для изменения параметров алгоритма расчёта финального SOC необходимо выбрать пункт «Control → SOC estimation → Final SOC»:

Поддерживаются следующие способы расчёта SOC батареи («Final SOC»):

• Minimum SOC – SOC батареи принимается равным минимальному SOC среди ячеек;
• Average SOC – SOC батареи принимается равным среднему арифметическому SOC ячеек;
• Min-Max SOC – SOC батареи рассчитывается исходя из минимального и максимального показателя SOC среди ячеек. Итоговый SOC принимается равным а) 100%, если SOC хотя бы одной ячейки равен 100% SOC, б) 0%, если SOC хотя бы одной ячейки равен 0%;
• Max-Min SOC – SOC батареи рассчитывается исходя из минимального и максимального показателя SOC среди ячеек. Итоговый SOC принимается равным а) 100%, если SOC всех ячеек равен 100% SOC, б) 0%, если SOC всех ячеек равен 0%;

Другие параметры:

• Scale the final SOC – флаг для масштабирования итогового SOC батареи;
• SOC corresponding to 0% - значение SOC, принимаемое за 0%.
• SOC corresponding to 100% - значение SOC, принимаемое за 100%.
• Uocv (open-circuit voltage) table – зависимость напряжения холостого хода Uocv от SOC и температуры ячейки (подбирается под конкретные ячейки; может быть установлена экспериментально);
• Linear zone – линейная зона зависимости Uocv = Uocv(SOC, t°C), внутри которой напряжение ячейки изменяется незначительно:
  • Linear zone point 1 – начальная точка линейной зоны зависимости Uocv;
  • Linear zone point 2 – конечная точка линейной зоны зависимости Uocv;
• Coulomb counting correction (temperature) – зависимость ёмкости батареи от температуры;
• Coulomb counting correction (cycles) – зависимость ёмкости батареи от количества циклов заряда-разряда.

SOC correction

Устройство BMS Main 3 может пересчитывать степень заряда батареи после длительного хранения или после длительной эксплуатации батареи в условиях частичного разряда и неполного заряда. Пересчёт выполняется на основе табличной зависимости Uocv = Uocv(SOC, t°C) (см. SOC estimation).

Для изменения параметров алгоритма корректировки степени заряда батареи необходимо выбрать раздел «Control → SOC correction»:

В данном разделе:

• Enable – флаг разрешения корректировки SOC;
• Shutdown period – время нахождения батареи в выключенном состоянии, дни. Если в момент запуска BMS определяет, что до этого батарея была отключена в течение времени «Shutdown period», то BMS пересчитывает степень заряда батареи на основе зависимости Uocv = Uocv(SOC, t°C);
• Correction period – период корректировки SOC, дни. Если с момента последней корректировки прошло время, равное «Correction period», то BMS пересчитывает SOC на основе зависимости Uocv = Uocv(SOC, t°C) и изменяет степень заряда батареи линейно за время «SOC change time»;
• SOC change time – длительность линейного изменения SOC до значения, рассчитанного на основе зависимости Uocv = Uocv(SOC, t°C), мин;
• Ignore the linear zone – флаг игнорирования линейной зоны SOC при коррекции;
• Last correction timestamp – время последней коррекции SOC.

Resistance estimation

Расчёт сопротивления ячеек выполняется двумя способами. Первый способ используется, когда батарея переходит из состояния релаксации в состояние заряда или разряда, при этом величина сопротивления ячейки

где U – напряжение ячейки, измеренное в состоянии заряда или разряда, В; Uocv – напряжение ячейки, измеренное в состоянии релаксации (до перехода в состояние заряда или разряда); Iстаб – стабилизированный ток через ячейку в состоянии заряда или разряда.

Второй способ применяется при скачкообразном изменении тока через ячейку, при этом величина сопротивления ячейки:

при условии, что

где Qmax – максимальная ёмкость ячейки, U₂ – напряжение на ячейке в момент протекания через неё стабилизированного тока Iстаб₂; U₁ – напряжение на ячейке в момент протекания через неё стабилизированного тока Iстаб₁.

Стабилизированный ток Iстаб = I, если в течение времени стабилизации мгновенное значение тока I находится в диапазоне от 0,95×I до 1,05×I.

Для изменения параметров алгоритма расчёта сопротивления ячеек необходимо выбрать раздел «Control → Resistance estimation»:

В данном разделе:

• Current stabilization time – время стабилизации тока, мс;
• Maximum calculation period – максимальное время между подсчётами сопротивления, с. Если с момента последнего определения стабилизированного тока Iстаб прошло больше времени, чем определено в данном поле, то расчёт сопротивления не выполняется.
• Maximum resistance factor – коэффициент расчёта максимального допустимого сопротивления ячейки;
• Minimum SOC – минимальная степень заряда ячейки, при которой происходит расчет сопротивления;
• Maximum SOC – максимальная степень заряда ячейки, при которой происходит расчет сопротивления.

Рассчитанное сопротивление принимается системой как допустимое (а значит обновится), если его значение находится в диапазоне от Resistance / 2 до Maximum resistance factor × Resistance, где Resistance – номинальное сопротивление ячейки (см. Common settings). Если расчётное значение сопротивления больше величины (Maximum resistance factor × Resistance), то обновлённое значение сопротивления будет равно величине (Maximum resistance factor × Resistance).

Low SOC (signal)

Для изменения параметров формирования сигнала о низком уровне заряда АКБ необходимо выбрать раздел «Control → Low SOC (signal)»:

В данном разделе:

• Enable – флаг включения формирования сигнала;
• Minimum SOC – минимальный уровень заряда, %;
• Tolerant SOC – допустимый уровень заряда, %;
• Delay before setting the signal – задержка перед формированием сигнала, с;
• Delay before clearing the signal – задержка перед снятием сигнала, с;
• Lock – флаг блокирования сигнала до перезапуска устройства.

Условия формирования сигнала «Low SOC»:

• уровень заряда батареи меньше величины «Minimum SOC» в течение времени «Delay before setting the signal».

Условия снятия сигнала:

• уровень заряда батареи больше величины «Tolerant SOC» в течение времени «Delay before clearing the signal».

High charging current (signal)

Для изменения параметров формирования сигнала о высоком токе заряда необходимо выбрать раздел «Control → High charging current (signal)»:

В данном разделе:

• Enable – флаг включения формирования сигнала;
• Maximum charging current – максимальный ток заряда, А;
• Tolerant charging current – допустимый ток заряда, А;
• Delay before setting the signal – задержка перед формированием сигнала, с;
• Delay before clearing the signal – задержка перед снятием сигнала, с;
• Lock – флаг блокирования сигнала до перезапуска устройства.

Условия формирования сигнала «High charging current»:

• измеренный ток больше величины «Maximum charging current» в течение времени «Delay before setting the signal».

Условия снятия сигнала:

• измеренный ток меньше величины «Tolerant charging current» в течение времени «Delay before clearing the signal».

Charge map

Устройство BMS Main 3 рассчитывает максимально допустимый ток заряда исходя из уровня заряда (SOC) и температуры батареи, температуры контакторов, напряжения и температуры ячеек.

Рассчитанные величины максимально допустимого тока заряда передаются внешнему оборудованию (например, зарядному устройству) по шине CAN. Внешнее оборудование, руководствуясь полученными значениями, обеспечивает корректный режим работы батареи.

Для изменения параметров расчёта предельного тока заряда необходимо выбрать раздел «Control → Charge map»:

В данном разделе:

• Enable – флаг разрешения расчёта величины предельного тока заряда;
• Maximum charge current – максимальное значение тока заряда при нормальных условиях;
• Rate of change – скорость изменения величины предельного тока заряда (если установлен 0, то изменение тока будет происходить мгновенно), А/с;
• Option 1: Limit charge current by the battery SOC and temperature – флаг включения коррекции максимального тока заряда K_CS в зависимости от степени заряда и температуры батареи;
• Option 1: SOC x Temperature x Factor – зависимость коэффициента коррекции максимального тока заряда K_CS от степени заряда батареи и температуры;
• Option 2: Limit charge current by the contactor temperature – флаг включения коррекции максимального тока заряда K_CC в зависимости от температуры контактора;
• Option 2: Contactor temperature x Factor – зависимость коэффициента коррекции максимального тока заряда K_CC от температуры контактора;
• Option 3: Limit charge current by the cell voltage - флаг включения коррекции максимального тока заряда K_CV в зависимости от максимального напряжения ячеек;
• Option 3: Cell voltage x Factor – зависимость коэффициента коррекции максимального тока заряда K_CV от напряжения ячеек.
• Option 4: Limit charge current by the cell temperature - флаг включения коррекции максимального тока заряда K_CT в зависимости от температуры ячеек;
• Option 4: Cell temperature x Factor – зависимость коэффициента коррекции максимального тока заряда K_CT от температуры ячеек.

Величина предельного тока заряда при текущем уровне заряда и температуре батареи, температуре контактора, максимальном напряжении и температуре ячеек рассчитывается следующим образом:

Charge current limit = Maximum charge current × Kcs × Kcc × Kcv × Kct

Discharge map

Устройство BMS Main 3 рассчитывает максимально допустимый ток разряда исходя из уровня заряда (SOC) и температуры батареи, температуры контакторов, напряжения и температуры ячеек.

Рассчитанные величины максимально допустимого тока разряда передаются внешнему оборудованию по шине CAN. Внешнее оборудование, руководствуясь полученными значениями, обеспечивает корректный режим работы батареи.

Для изменения параметров расчёта предельного тока разряда необходимо выбрать раздел «Control → Disharge map»:

В данном разделе:

• Enable – флаг разрешения расчёта величины предельного тока разряда;
• Maximum discharge current – максимальное значение тока разряда при нормальных условиях, А;
• Rate of change – скорость изменения величины предельного тока разряда (если установлен 0, то изменение тока будет происходить мгновенно), А/с;
• Option 1: Limit discharging current by the battery SOC and temperature – флаг включения коррекции максимального тока разряда K_DS в зависимости от степени заряда и температуры батареи;
• Option 1: SOC x Temperature x Factor – зависимость коэффициента коррекции максимального тока разряда K_DS от степени заряда батареи и её температуры;
• Option 2: Limit discharge current by the contactor temperature – флаг включения коррекции максимального тока разряда K_DC в зависимости от температуры контактора;
• Option 2: Contactor temperature x Factor – зависимость коэффициента коррекции максимального тока разряда K_DC от температуры контактора;
• Option 3: Limit discharge current by the cell voltage - флаг включения коррекции максимального тока разряда K_DV в зависимости от минимального напряжения среди ячеек;
• Option 3: Cell voltage x Factor – зависимость коэффициента коррекции максимального тока разряда K_DV от минимального напряжения среди ячеек.
• Option 4: Limit discharge current by the cell temperature - флаг включения коррекции максимального тока разряда K_DT в зависимости от температуры ячеек;
• Option 4: Cell temperature x Factor – зависимость коэффициента коррекции максимального тока разряда K_DT от температуры ячеек.

Величина предельного тока разряда при текущем уровне заряда и температуре батареи, температуре контактора, минимальном напряжении и температуре ячеек рассчитывается следующим образом:

Discharge current limit = Maximum discharge current × Kds × Kdc × Kdv × Kdt

Charge map (PEAK & CONTINUOUS)

Устройство BMS Main 3 имеет альтернативный алгоритм расчёта максимально допустимого тока заряда исходя из пикового и длительного режимов работы батареи.

Для изменения параметров расчёта пикового и длительного предельного тока заряда необходимо выбрать раздел «Control → Charge map (PEAK & CONTINUOUS)»:

В данном разделе:

• Enable – флаг разрешения расчёта величины предельного тока заряда;
• Maximum PEAK charge current – максимальный пиковый ток заряда при нормальных условиях;
• Maximum CONTINUOUS charge current – максимальный длительный ток заряда при нормальных условиях;
• PEAK: SOC x Temperature x Factor – зависимость коэффициента коррекции пикового тока заряда K_CP от степени заряда батареи и температуры;
• CONTINUOUS: SOC x Temperature x Factor – зависимость коэффициента коррекции длительного тока заряда K_CC от степени заряда батареи и температуры;
• PEAK time – время, в течение которого допустим пиковый ток заряда, с;
• Sliding time – время линейного изменения предельного тока заряда от пикового до длительного и от длительного до пикового тока, мс;
• Waiting time – время, в течение которого не допустим пиковый ток заряда, с.

Величина предельного тока заряда принимает значение пикового тока или длительного тока в соответствии с диаграммой:

I_peak = Maximum PEAK charge current × K_cp

I_continuous = Maximum CONTINUOUS charge current × K_cc

Discharge map (PEAK & CONTINUOUS)

Устройство BMS Main 3 имеет альтернативный алгоритм расчёта максимально допустимого тока разряда исходя из пикового и длительного режимов работы батареи.

Для изменения параметров расчёта пикового и длительного предельного тока разряда необходимо выбрать раздел «Control → Discharge map (PEAK & CONTINUOUS)»:

В данном разделе:

• Enable – флаг разрешения расчёта величины предельного тока разряда;
• Maximum PEAK discharge current – максимальный пиковый ток разряда при нормальных условиях;
• Maximum CONTINUOUS discharge current – максимальный длительный ток разряда при нормальных условиях;
• PEAK: SOC x Temperature x Factor – зависимость коэффициента коррекции пикового тока разряда K_DP от степени заряда батареи и температуры;
• CONTINUOUS: SOC x Temperature x Factor – зависимость коэффициента коррекции длительного тока разряда K_DC от степени заряда батареи и температуры;
• PEAK time – время, в течение которого допустим пиковый ток разряда, с;
• Sliding time – время линейного изменения предельного тока разряда от пикового до длительного и от длительного до пикового тока, мс;
• Waiting time – время, в течение которого не допустим пиковый ток разряда, с.

Величина предельного тока разряда принимает значение пикового тока или длительного тока в соответствии с диаграммой:

I_peak = Maximum PEAK discharge current × K_dp

I_continuous = Maximum CONTINUOUS discharge current × K_dc

Main contactor

Устройство BMS Main 3 может управлять основным контактором, который является дополнительным средством защиты и как правило устанавливается в минусовую шину батареи.

Поддерживаются следующие алгоритмы работы основного контактора:

• Always on – контактор всегда замкнут;
• Automatic – контактор замыкается по внутренней команде контроллеров заряда и разряда вместе с контакторами «Precharging», «Charging» и «Discharging»;
• On demand – контактор замыкается по внешней команде.

В режиме “Always on” контактор замыкается при одновременном выполнении следующих условий:

• остальные контакторы разомкнуты;
• отсутствуют ошибки, указанные в битовых полях "Errors 1, 2 ...".

В режиме “Always on” контактор размыкается при одновременном выполнении следующих условий:

• остальные контакторы разомкнуты;
• присутствует ошибка, указанная в битовых полях "Errors 1, 2 ...".

В режиме “Automatic” контактор замыкается по внутренней команде контроллеров вместе с остальными контакторами.

В режиме “On demand” управление основным контактором осуществляется по команде «Close Main contactor».

Для изменения параметров управления основным контактором необходимо выбрать раздел «Control → Main contactor»:

В данном разделе:

• Enable – флаг включения контроллера основного контактора;
• Algorithm – алгоритм управления основным контактором:
  • Always on – основной контактор всегда включен;
  • Automatic – управление основным контактором выполняет BMS в соответствии с требованием заряда или разряда батареи;
  • On command – управление основным контактором выполняется по сигналу «Close Main contactor»;
• Time to keep the contactor closed before closing the others – время, в течение которого другие контакторы находятся в разомкнутом состоянии после замыкания основного контактора, мс;
• Delay before opening the contactor – задержка перед открытием основного контактора, мс;
• Keep the contactor open until the device is restarted – флаг блокирования основного контактора в открытом состоянии до перезапуска устройства.
• Errors 1, 2 to open the main contactor – битовые поля для выбора ошибок, вызывающих размыкание основного контактора.

Charging status

Для изменения параметров статуса заряда необходимо выбрать раздел «Control → Charging status»:

In this section:

• Current to set the "Charging current present" – уровень тока для формирования сигнала «Charging current present», А;
• Current to clear the "Charging current present" – уровень тока для снятия сигнала «Charging current present», А;
• Voltage to clear the “Ready to charge” – пороговый уровень напряжения на ячейке, В; если напряжение хотя бы на одной ячейке выше указанного уровня, то сигнал «Ready to charge» снимается;
• Voltage to reset the “Ready to charge” – толерантный уровень напряжения на ячейке, В; если напряжение на всех ячейках ниже толерантного уровня, то сигнал «Ready to charge» устанавливается;
• Delay before recharging – величина задержки перед повторным замыканием контактора разрешения работы зарядного устройства «Allow charging», мин; для отключения работы контактора по задержке служит значение 0;
• Errors 1, 2 to clear the "Ready to charge" – битовые поля для выбора ошибок, вызывающих снятие сигнала «Ready to charge».

Discharging status

Для изменения параметров статуса заряда необходимо выбрать раздел «Control → Discharging status»:

In this section:

• Current to set the "Discharging current present" – уровень тока для формирования сигнала «Discharging current present», А;
• Current to clear the "Discharging current present" – уровень тока для снятия сигнала «Discharging current present», А;
• Voltage to clear the “Ready to discharge” signal – пороговый уровень напряжения на ячейке, В; если напряжение хотя бы на одной ячейке ниже указанного уровня, то сигнал «Ready to discharge» снимается;
• Voltage to reset the “Ready to discharge” signal – толерантный уровень напряжения на ячейке, В; если напряжение на всех ячейках ниже толерантного уровня, то сигнал «Ready to discharge» устанавливается.
• Errors 1, 2 to clear the "Ready to discharge" – битовые поля для выбора ошибок, вызывающих снятие сигнала «Ready to discharge».

Precharge

Устройство BMS Main 3 может управлять контактором предзаряда. Контактор предзаряда используется для заряда промежуточной ёмкости низким током и обычно располагается с ограничивающим резистором параллельно зарядному или разрядному контактору.

BMS Main 3 обнаруживает ошибки во время предзаряда через отслеживание тока и разницы напряжения до и после контакторов. Также BMS измеряет рассеиваемую на резисторе предзаряда мощность и формирует ошибку, если мощность превышает установленный лимит.

TBA

Для изменения параметров алгоритма управления предразрядом необходимо выбрать раздел «Control → Precharge»:

В данном разделе:

• Precharge current threshold to finish precharging – ток батареи, при котором BMS считает, что предзаряд завершен, А;
• Check voltages before and after contactors to finish precharging – флаг проверки напряжений до и после контакторов для определения того, что предзаряд завершен и можно замыкать контактор разряда;
• Minimum voltage difference to finish precharging – минимальная разница напряжений батареи до и после контакторов, при которой считается, что предзаряд завершён, В;
• Number of precharging attempts – максимальное количество попыток предзаряда перед формированием ошибки "Precharge error";
• Precharge time – длительность включения контактора предзаряда перед замыканием контактора разряда, мс;
• Relaxation between attempts – задержка между повторными попытками предзаряда, мс;
• Check the power dissipated in the preacharge resistor - флаг проверки рассеиваемой мощности на резисторе предзаряда;
• Precharge resistor resistance – сопротивление резистора предзаряда, Ом;
• Maximum allowable power dissipated in the resistor – максимальная разрешенная мощность, рассеиваемая на резисторе предзаряда, Вт;
• Delay before setting the "Precharge error" when checking power – задержка перед формированием ошибки «Precharge error» во время проверки рассеиваемой мощности на резисторе, мс;
• Delay before clearing the "Precharge error" – задержка перед снятием ошибки, с;
• Lock the "Precharge error" – флаг блокирования ошибки до перезапуска устройства.

Ошибка “Precharge error” формируется, если происходит хотя бы одно из слежущих событий:

• ток предзаряда не снизился ниже порогового значения за время the "Precharge time" после "Number of precharging attempts" попыток;
• разница напряжений до и после контакторов не стала ниже порогового значения за время "Precharge time" после "Number of precharging attempts" попыток;
• мощность, рассеиваемая на резисторе предзаряда, выше установленного предела в течении времени “Delay before setting the 'Precharge error' when checking power”.

Charge

Для заряда батареи служат два контактора: контактор заряда и контактор разрешения работы зарядного устройства. С помощью последнего контактора BMS оповещает зарядное устройство о необходимости включения.

Устройство поддерживает три алгоритма управления зарядом:

• Always on – заряд всегда разрешён;
• On charger connected – заряд разрешён при наличии сигнала подключения зарядного устройства “Charger connected”;
• On charge request – заряд разрешен при наличии сигнала запроса заряда “Charge request”.

При выборе алгоритма «Always on» контактор заряда и контактор разрешения работы зарядного устройства "Allow charging" всегда замкнуты. При появлении хотя бы одной из ошибок, указанных в битовых полях "Errors 1, 2 ...", или одного из сигналов:

• Service reset;
• Power down request;
• Inhibit charging,

оба контактора размыкаются.

При выборе алгоритма «On charger connected» управление контакторами выполняется следующим образом:

• если есть сигнал «Charger connected» и отсутствуют сигналы и ошибки из списка выше, то через время задержки Tвкл. замыкаются контактор заряда «Charging» и контактор разрешения работы зарядного устройства «Allow charging»;
• если сигнал «Charger connected» снимается, то размыкается контактор разрешения работы зарядного устройства «Allow charging» и через время задержки Tоткл. размыкается контактор заряда;
• если в процессе заряда напряжение на ячейке превысит заданный уровень, то размыкается контактор разрешения работы зарядного устройства «Allow charging»; при этом контактор заряда «Charging» остаётся замкнутым;
• если появляются сигналы или ошибки из списка выше, то контактор заряда «Charging» и контактор разрешения работы зарядного устройства «Allow charging» размыкаются.

При выборе алгоритма «On charge request» управление контактором выполняется следующим образом:

• если есть сигнал о запросе заряда «Charge request» и отсутствуют сигналы и ошибки из списка выше, то через время задержки Tвкл. замыкаются контактор заряда «Charging» и контактор разрешения работы зарядного устройства «Allow charging»;
• если сигнал «Charge request» снимается, то размыкается контактор разрешения работы зарядного устройства «Allow charging» и через время задержки Tоткл. размыкается контактор заряда «Charging»;
• если в процессе заряда напряжение на ячейке превысит уровень «Ready to charge», то размыкается контактор разрешения работы зарядного устройства «Allow charging»; при этом контактор заряда «Charging» остаётся замкнутым;
• если появляются сигналы или ошибки из списка выше, то контактор заряда «Charging» и контактор разрешения работы зарядного устройства «Allow charging» размыкаются.

Устройство поддерживает управление контактором предзаряда (см. Precharge).

Для изменения параметров алгоритма управления зарядом батареи необходимо выбрать раздел «Control → Charge»:

In this section:

• Enable – флаг включения контроллера заряда батареи;
• Algorithm – алгоритм управления зарядом:
  • Always on – заряд всегда разрешён;
  • On charger connected – заряд разрешён при наличии сигнала «Charger connected»;
  • On charge request– заряд разрешён при наличии сигнала «Charge request»;
• Allow charging only when the "Ready to charge" signal is set – флаг, разрешающий заряд только если установлен сигнал "Ready to charge";
• Delay before starting charging – время задержки T_вкл. перед включением заряда батареи, мс;
• Delay before stopping charging – время задержки T_откл. перед отключением заряда батареи, мс;
• Control the precharging contactor – флаг активации управления контактором предзаряда перед замыканием контактора заряда;
• Errors 1, 2 to open the charging contactor – битовые поля для выбора ошибок, вызывающих размыкание контактора заряда;
• Use custom delays before stopping charging (on errors) – флаг включения ручной настройки времени задержки Tоткл в зависимости от типа ошибки;
• Custom delay: <error> - время задержки соответствующий ошибки, мс;
• Switch off the charging contactor on errors without a delay – флаг, при установке которого контактор заряда будет размыкаться без задержки, если обнаружены ошибки. В обратном случае при обнаружении ошибок контактор заряда размыкается всегда с задержкой «Delay before stopping charging»;

Discharge

Для подключения нагрузки к батарее служит контактор разряда.

Устройство BMS Main 3 поддерживает три алгоритма управления разрядом батареи:

• Always on – нагрузка всегда подключена ;
• On charger disconnected – подключение нагрузки при отсутствии сигнала о подключении зарядного устройства “Charger connected”;
• On discharge request – подключение нагрузки при наличии сигнала запроса разряда “Discharge request”.

При выборе алгоритма «Always on» контактор разряда всегда замкнут. При появлении хотя бы одной из ошибок, указанных в битовых полях "Errors 1, 2 ...", или одного из сигналов:

• Service reset
• Power down request
• Inhibit discharging

контактор разряда размыкается.

При выборе алгоритма «On charger disconnected» управление контактором разряда выполняется следующим образом:

• если отсутствует сигнал «Charger connected» контактор заряда разомкнут и отсутствуют сигналы и ошибки из списка выше, то через время задержки Tвкл. замыкается контактор разряда «Discharging»;
• если появляется сигнал «Charger connected» или появляются сигналы или ошибки из списка выше, то через время задержки Tоткл. размыкается контактор разряда «Discharging».

При выборе алгоритма «On discharge request» управление контактором выполняется следующим образом:

• если присутствует сигнал «Discharge request» и отсутствуют сигналы и ошибки из списка выше, то через время задержки Tвкл. замыкается контактор разряда «Discharging»;
• если сигнал «Discharge request» пропадает или появляются сигналы или ошибки из списка выше, то через время задержки Tоткл. размыкается контактор разряда «Discharging».

Устройство поддерживает управление контактором предзаряда (см. Precharge).

Для изменения параметров алгоритма управления разрядом батареи необходимо выбрать раздел «Control → Discharge»:

В данном разделе:

• Enable – флаг включения контроллера разряда батареи;
• Algorithm – алгоритм управления разрядом:
  • Always on – нагрузка всегда подключена;
  • On charger disconnected – разряд разрешён при снятии сигнала «Charger connected»;
  • On discharge request - разряд разрешён при наличии сигнала «Discharge request»;
• Allow charging only when the "Ready to discharge" signal is set – флаг, разрешающий разряд только если установлен сигнал "Ready to discharge";
• Delay before starting discharging – время задержки Tвкл. перед включением разряда батареи, мс;
• Delay before stopping discharging – время задержки Tоткл. перед отключением разряда батареи, мс;
• Control the precharging contactor – флаг активации управления контактором предзаряда перед замыканием контактора разряда;
• Errors 1, 2 to open the discharging contactor – битовые поля для выбора ошибок, вызывающих размыкание контактора разряда;
• Use custom delays before stopping discharging (on errors) – флаг включения ручной настройки времени задержки Tоткл в зависимости от типа ошибки;
• Custom delay: <error> – время задержки соответствующей ошибки, мс;
• Switch off the discharging contactor on errors without a delay – флаг, при установке которого контактор разряда будет размыкаться без задержки, если обнаружены ошибки. В обратном случае при обнаружении ошибок контактор разряда размыкается всегда с задержкой Delay before stopping discharging.

Charge/Discharge

Устройство BMS Main 3 может управлять двунаправленным контактором заряда/разряда («Charging/Discharging»), который сочетает в себе алгоритмы работы контактора заряда и разряда

Контактор заряда/разряда имеет три алгоритма управления:

• Dependent (on Charging and Discharging signals) – контактор заряда/разряда зависит от алгоритмов управления зарядом и разрядом. Контактор работает по алгоритму контактора заряда при наличии сигнала «Charge request» или «Charger connected», иначе – по алгоритму контактора разряда;
• Independent (Always) – контактор заряда/разряда замкнут всегда при отсутствии ошибок;
• Independent (on Charge request or Discharge request) – контактор заряда/разряда работает по собственному алгоритму и замыкается при появлении запросов на заряд или разряд — «Charge request» или «Discharge request».

TBA

Для изменения параметров алгоритма управления контактором заряда/разряда следует необходимо выбрать раздел «Control → Charge/Discharge»:

В данном разделе:

• Enable – флаг включения контроллера контактора заряда/разряда.
• Algorithm:
  • Dependent (on Charging and Discharging signals) - Charge/Discharge contactor depends on Charge and Discharge algorithms and their signals and behaves as Charging contactor if Charging signal is set, otherwise – as Discharging contactor;
  • Independent (Always) - Charge/Discharge contactor is always closed if there is no errors;
  • Independent (on Charge request or Discharge request);
• Delay before starting discharging – время задержки Tвкл. перед включением контактора заряда/разряда, мс;
• Delay before stopping discharging – время задержки Tоткл. перед отключением контактора заряда/разряда, мс;
• Control the precharging contactor – флаг активации управления контактором предзаряда перед замыканием контактора заряда/разряда;
• Emulate the "Charging" and "Discharging" signals – флаг эмуляции сигналов "Charging" and "Discharging" во время замыкания контактора заряда/разряда;
• Errors 1, 2 to prevent CHARGING through charging/discharging contactor, Errors 1, 2 to prevent DISCHARGING through charging/discharging contactor – битовые поля для выбора ошибок, вызывающих размыкание контактора заряда/разряда. Эти битовые поля комбинированы побитовым ИЛИ и предназначены для разделения настроек отдельно для заряда и разряда;
• Errors 1, 2 which affect the contactor only if battery CHARGING is detected – битовые поля для выбора ошибок, вызывающих размыкание контактора заряда/разряда только во время заряда. Это битовое поле объединено с полем "Errors 1, 2 to prevent CHARGING through charging/discharging contactor" побитовым И;
• Errors 1, 2 which affect the contactor only if battery DISCHARGING is detected – битовые поля для выбора ошибок, вызывающих размыкание контактора заряда/разряда только во время разряда. Это битовое поле объединено с полем "Errors 1, 2 to prevent DISCHARGING through charging/discharging contactor" побитовым И;
• Switch off the charging/discharging contactor on errors without a delay – флаг, при установке которого контактор заряда/разряда будет размыкаться без задержки, если обнаружены ошибки. В обратном случае при обнаружении ошибок контактор заряда/разряда размыкается всегда с задержкой Delay before stopping discharging.

Discharge (AUX)

Устройство BMS Main 3 может управлять питанием внешнего оборудования с помощью дополнительного (AUX) контактора разряда («Discharging (AUX)»). Примером внешнего оборудования может быть инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный для питания сервисного ноутбука и других устройств.

Цепь питания внешнего оборудования с помощью дополнительного (AUX) контактора разряда является независимой от цепи нагрузки батареи. Замыкание и размыкание дополнительного (AUX) контактора разряда выполняется по своей программе.

Если функция питания внешнего оборудования разрешена, то дополнительный (AUX) контактор разряда замыкается. Размыкание данного контактора происходит по трём независимым друг от друга условиям:

• батарея имеет низкий уровень заряда (SOC);
• напряжение батареи находится вне заданного диапазона;
• обнаружены ошибки в работе батарейной системы (настраиваются в битовых полях "Errors 1, 2 ...").

Для изменения параметров алгоритма управления питанием внешнего оборудования необходимо выбрать раздел «Control → Discharge (AUX)»:

В данном разделе:

• Enable – флаг включения контроллера питания внешнего оборудования;
• Switch off the discharging (AUX) contactor if the SOC is too low – включение функции размыкания дополнительного (AUX) контактора разряда при снижении SOC ниже значения Minimum SOC;
• Minimum SOC – минимальное значение SOC, при достижении которого происходит размыкание дополнительного (AUX) контактора разряда, %;
• Tolerant SOC – допустимое значение SOC, при достижении которого происходит повторное замыкание дополнительного (AUX) контактора разряда, %;
• Switch off the discharging (AUX) contactor if the cell voltage is out of the range  – включение функции размыкания дополнительного (AUX) контактора разряда при напряжении ячеек вне указанных пределов;
• Minimum cell voltage – минимальное значение напряжения ячейки, при достижении которого происходит размыкание дополнительного (AUX) контактора разряда, В;
• Maximum cell voltage – максимальное значение напряжения ячейки, при достижении которого происходит размыкание дополнительного (AUX) контактора разряда, В;
• Switch off the discharging (AUX) contactor if the battery voltage is out of the range  – включение функции размыкания дополнительного (AUX) контактора разряда при напряжении батареивне указанных пределов;
• Minimum battery voltage – минимальное значение напряжения батареи, при достижении которого происходит размыкание дополнительного (AUX) контактора разряда, В;
• Maximum battery voltage – максимальное значение напряжения батареи, при достижении которого происходит размыкание дополнительного (AUX) контактора разряда, В;
• Errors 1, 2 to open the auxiliary discharging contactor – битовые поля для выбора ошибок, вызывающих размыкание внешнего контактора разряда;

Cell balancing

Balancing makes the voltage of all cells equal to the minimum cell voltage.

The following balancing rules are supported:

• when the battery is charging (current I > 0) and time after until the battery is relaxed;
• when the battery is charging (current I > 0) or when the battery is in a state of relaxation;
• always (regardless of battery state).

A balancing resistor is connected to the cell if the following conditions are simultaneously met:

• the voltage on the cell is higher than the balancing start voltage;
• the difference between the voltage on the cell and the minimum voltage among the battery cells is greater than the balancing start threshold.

A balancing resistor is disconnected from the cell if any of the following conditions are met:

• the voltage on the cell is less than the balancing start voltage;
• the difference between the voltage on the cell and the minimum voltage among the battery cells is less than the balancing stop threshold.

If the “High logic temperature” occurs, then the balancing of the cells connected to the overheated BMS Logic device will not be performed.

The BMS Main 3 can enable the cell balancing by the external “Balancing request” signal. Balancing process will be started to cells which the voltage is higher than the balancing start voltage and the difference between the cell voltage and the minimum voltage among all the cells is greater than the balancing stop threshold.

To change the cell balancing parameters, select the "Control → Cell balancing" section:

In this section:

• Enable – a flag to enable cell balancing;
• Balancing rule:
  • Balance on charge – balancing is performed while and after the charging (in the “Charge ON” and “Charge OFF” states);
  • Balance on charge or relaxed - balancing is performed while and after the charging and in the relaxed state (in “Charge ON”, “Charge OFF”, “Relaxed (after charging)” and “Relaxed (after discharging)” states);
  • Balance always – balancing is always performed regardless the battery state;

• Balancing condition:
  • Automatic – balancing will be performed automatically if needed conditions are met;
  • On balancing request – balancing will start only if a remote request is received. In this case cells will start to balance regardless the "Voltage deviation to start balancing" value;
• Minimum cell voltage to start balancing, V;
• Voltage deviation to start balancing;
• Voltage deviation to stop balancing;
• Voltage for forced balancing – if cell voltage is above this value, it will start discharging through balancing resistor;
• Maximum allowable temperature of BMS Logic devices, ºC;
• Command to discharge all cells – a flag to force the balancing of all cells.

Series balancing

The BMS Main 3 device supports work with two independent (galvanically unrelated) cell series. To monitor the status of two series, two current sensors are used. A series of cells must be equivalent: they must have the same number of cells and the same capacity.

Since the series of cells can operate at different loads, they must be balanced. For this, the BMS Main 3 provides two signals to power switches: “Balancing series 1” and “Balancing series 2”, as well as a combined algorithm that considers both the voltage of each series and the charge that these series gave load. The “Balancing series 1” and “Balancing series 2” signals are used to connect high-power balancing resistors in parallel with cell series 1 and 2.

When charging the battery, balancing is performed based on the voltage of the series. A balancing resistor is connected to the cell series if:

• the series voltage is higher than the start balancing voltage;
• the difference between the voltage of a series of cells and the minimum voltage among the battery series is greater than the balancing threshold. 

When the battery is discharging (work on load), balancing is turned on if one of the series gives the load a charge (Ah), which is more by the amount Qthr of the charge given off by another series.

To change the series balancing parameters, select the "Control → Series balancing" section:

In this section:

• Enable – a flag to enable series balancing;
• Number of Logics in a series;
• Minimum series voltage to start balancing, V;
• Balancing threshold, V;
• Coulomb threshold – the difference of the charges Qthr, given by a series of cells, above which balancing to be started, Ah;
• Period – a period to reset of charge counters for each series (to avoid accumulation of error), second;
• Do not sum series voltages – a flag to disable the summing of series voltages.3

Power down

The BMS Main 3 device can shut down itself if the battery voltage is low or the battery is idle for a long time.

Shutting down the battery system is performed according to the following conditions:

• the battery voltage is below the minimum level;
• the “Charger connected” signal is cleared for 60 seconds.

The BMS Main 3 device also shuts down the battery if it stays in the “Charging OFF”, “Discharging OFF”, “Relaxed (after charging)” or “Relaxed (after discharging)” for the configured time.

To change the parameters of the power down control, select the "Control → Power down" section:

In this section:

• Minimum voltage to power down – a minimum voltage level of the battery below which the BMS commands to shut down the battery, V;
• Idle time to power down – a time of battery inactivity after which the battery is shut down, minute;
• Wait the "Power up/down request" is cleared (on startup) – a flag to enable delay for clearing the “Power up/down request” signal while starting the BMS.
• Power down if KEYRUN and CHARGE_ON are cleared – a flag to power down the device if KEYRUN and CHARGE_ON signals are cleared;
• Delay before setting the internal power down signal – a delay before turning off the device power when removing KEYRUN and CHARGE_ON or receiving the “Power down request” command, ms.

Heater

To change the parameters of the heater control algorithm, select the "Control → Heater" section:

In this section:

• Enable – a flag to enable the heater control;
• Minimum cell temperature, °C;
• Tolerant cell temperature, °C;
• Delay before starting the heater, millisecond;
• Delay before stopping the heater, millisecond;
• Switch off the heater on errors (Undervoltage, Overcurrent, High temperature, Short circuit or Critical error).

As a result of operating the heating algorithm, the “Heater” signal is generated.

Conditions for signal generation:

• the minimum temperature among all cells of the battery is less than the “Minimum cell temperature” value during the “Delay before starting the heater” time.

Conditions for clearing the signal:

• the minimum temperature among all cells of the battery is greater than the “Tolerant cell temperature” value during the “Delay before stopping the heater” time.

If there is the "Heater" signal, the heater contactor closes and/or a signal is set to the corresponding digital output.

Cooler

To change the parameters of the cooler control algorithm, select the "Control → Cooler" section:

In this section:

• Enable – a flag to enable the cooler control;
• Maximum cell temperature, °C;
• Tolerant cell temperature, °C;
• Delay before starting the cooler, millisecond;
• Delay before stopping the cooler, millisecond;
• Switch off the cooler contactor on errors (Undervoltage, Overcurrent, Low temperature, Short circuit or Critical error).

As a result of operating the cooling algorithm, the "Cooler" signal is generated.

Conditions for signal generation:

• the maximum temperature among all cells of the battery is greater than the “Maximum cell temperature” value during the “Delay before starting the cooler” time.

Conditions for clearing the signal:

• the maximum temperature among all cells of the battery is less than the “Tolerant cell temperature” value during the “Delay before stopping the cooler” time.

If there is the "Cooler" signal, the cooler contactor closes and/or a signal is set to the corresponding digital output.

High voltage

The BMS Main 3 device has an ability to measure high voltages before and after contactors.

To change the parameters of high voltage fault, select the "Control → High voltage" section:

In this section:

• Enable – a flag to enable High voltage control;
• Delay before clearing the High voltage fault, second;
• Lock the High voltage fault.

The BMS Main 3 implements a self-diagnostics of high-voltage measurement lines. If measurement line breaks or high-voltage polarity is wrong, “High voltage fault” is generated.

Cell analysis

The battery discharge characteristic – the dependence Uocv = Uocv(DOD) – is used to determine the tabular dependence Uocv = Uocv(SOC, t°C), which is necessary for calculating the battery charge level.

The BMS Main 3 device can automatically determine the battery discharge characteristic.

Before starting the process of determining the discharge characteristic, it is necessary to prepare a BMS:

1. Charge the battery.
2. Connect a resistive load to the discharging contactor, which will provide a discharge current of 0.5C (where C is the cell capacitance).

To configure parameters for determining the discharge characteristic of the battery, select the "Control → Cell analysis" section:

In this section:

• Enable – a flag to enable cell analysis;
• Discharge step, Ah;
• Delta voltage – a maximum allowable voltage drop for the cell, V;
• Logic index, Cell index – a position of the analyzed cell;
• Analyse the most discharged cell – a flag to analyse of the least charged cell (in this case, the values “Logic index” and “Cell index” are ignored).

Discharge step should be set equal to

Discharge step= С/21,

where C is the cell capacity.

The discharge characteristic will be constructed for the given cell (its position is determined by the fields “Logic index” and “Cell index”).

The algorithm for determining the discharge characteristic of the battery will be started if the “Enable” flag is set. From this moment, the control of the discharge contactor is performed by this algorithm.

Algorithm steps:

1. DOD = 0.
2. Opening the discharging contactor.
3. Waiting for the relaxation of the battery.
4. Measuring Uocv = U.
5. Saving the point of the discharge characteristic (Q, U_OCV).
6. Closing of the discharging contactor. DOD₁ = DOD + Discharge step, U₁ = U
7. If DOD = DOD₁ or U < (U₁ – Delta voltage), then go to step 2.
8. If the "Undervoltage" error is detected, then the end of the algorithm.

During the operation of the algorithm, a file with the name "CELLANALYSIS.TXT" in the CSV format will be created on the SD card.

File structure:

Parameter names:

• Time – date and time;
• DOD – depth of discharge, Ah;
• Logic - position of the Logic device to which the analyzed cell is connected;
• Cell – position of the analyzed cell for which OCV and Resistance values are provided;
• OCV – cell voltage Uocv, V;
• Resistance – cell resistance, Ohm.