Ein Batteriepack, eine Ansammlung von Batteriezellen, die elektrisch in einer zeilen-für-spalten-Matrixkonfiguration angeordnet sind, wird von einem Batteriemanagementsystem (BMS) gesteuert, einer Technologie, die dazu dient, liefern einen gezielten Spannungs- und Strombereich für einen bestimmten Zeitraum gegen erwartete Lastszenarien.
Ein BMS bietet häufig die folgende Übersicht:
- Pflege der Batterie
- Schutz der Batterien
- Bestimmen des geschätzten Betriebszustands einer Batterie
- Kontinuierliche Verbesserung der Batterieleistung
- Aktualisieren des Betriebsstatus externer Geräte
Obwohl sich der Begriff „Batterie“ in diesem Zusammenhang auf das gesamte Paket bezieht, dienen die Überwachungs- und Kontrollfunktionen insbesondere dazu, beziehen sich auf einzelne Zellen oder Zellgruppen, die als Module bezeichnet werden in der gesamten Batteriepackbaugruppe.
Mit der maximalen Energiedichte, Lithium-Ionen wiederaufladbare Zellen sind die erste Wahl für Akkupacks in einer Vielzahl von Konsumgütern, von Laptops bis hin zu Elektroautos. Auch wenn sie unglaublich gut funktionieren, können sie ziemlich unnachgiebig sein, wenn sie außerhalb eines relativ kleinen Sicherer Betriebsbereich (SOA), mit Folgen, die von einer Beeinträchtigung der Batterieleistung bis hin zu ernsthaften Gesundheitsschäden reichen können.
Wie funktioniert das Batteriemanagementsystem?
Die Stellenbeschreibung für das Batteriemanagementsystem ist zweifellos komplex und sowohl seine allgemeine Komplexität als auch sein Überwachungsumfang können eine Vielzahl von Disziplinen berühren, darunter Elektrik, Digitaltechnik, Steuerung, Wärmetechnik und Hydraulik.
Es gibt keine festgelegten Standards für Batteriemanagementsysteme. Der Umfang des Technologiedesigns und die tatsächlich genutzten Funktionen hängen typischerweise mit Folgendem zusammen:
- Preis, Komplexität und Größe des Akkupacks
- Verwendung der Batterie und etwaige Sicherheits-, Haltbarkeits- und Garantieprobleme
- Zertifizierungsanforderungen aus verschiedenen gesetzlichen Bestimmungen, bei denen die Nichteinhaltung akzeptabler Maßnahmen zur funktionalen Sicherheit schwerwiegende finanzielle Konsequenzen nach sich zieht.
Das Schutzmanagement und das Kapazitätsmanagement des Batteriepacks sind neben vielen anderen zwei wichtige BMS-Designelemente. Hier erläutern wir die Funktionsweise dieser beiden Funktionen. Elektrischer Schutz, d. h. der Schutz der Batterie vor Schäden durch Nutzung außerhalb seines SOAund der Wärmeschutz, der eine passive und/oder aktive Temperaturregulierung umfasst, um den Akku in seinem SOA zu halten oder zu bringen, sind die beiden Hauptbereiche des Schutzmanagements für Akkupacks.
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Was ist Lademanagement in einem BMS?
Einer der wichtigsten Vorteile eines BMS für die Akkuleistung ist zweifellos die Maximierung der Akkukapazität. Wird diese Wartung vernachlässigt, kann ein Akku mit der Zeit unbrauchbar werden. Ein Akku-Stack (Reihenanordnung von Zellen) ist nicht völlig gleich und weist naturgemäß unterschiedliche Leckage- oder Selbstentladungsraten auf, was die Ursache des Problems ist.
Leckagen sind eine chemische Eigenschaft der Batterie und kein Herstellerproblem, statistisch gesehen kann dies jedoch durch kleine Unterschiede im Herstellungsprozess beeinflusst werden. Ein Akkupack kann anfangs gut aufeinander abgestimmte Zellen enthalten, doch mit der Zeit nimmt die Ähnlichkeit zwischen den Zellen immer weiter ab, nicht nur aufgrund der Selbstentladung, sondern auch aufgrund von Lade-/Entladezyklen, hohen Temperaturen und normaler Alterung.
