Ein Batteriepack, also eine Anordnung von Batteriezellen, die elektrisch in einer Zeilen-Spalten-Matrixkonfiguration organisiert sind, wird von einem Batteriemanagementsystem (BMS) gesteuert. Dieses System ist darauf ausgelegt, für einen bestimmten Zeitraum einen Zielbereich an Spannung und Stromstärke für erwartete Lastszenarien bereitzustellen .
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 der Begriff „Batterie“ in diesem Zusammenhang das gesamte Batteriepaket bezeichnet, beziehen sich die Überwachungs- und Steuerungsfunktionen insbesondere auf einzelne Zellen oder Zellgruppen, die als Module innerhalb des gesamten Batteriepakets bekannt sind.
Lithium-Ionen -Akkus mit ihrer maximalen Energiedichte sind die erste Wahl für Akkus in einer Vielzahl von Konsumgütern, von Laptops bis hin zu Elektroautos. Obwohl sie hervorragend funktionieren, können sie bei Verwendung außerhalb ihres relativ kleinen sicheren Betriebsbereichs (SOA) sehr empfindlich reagieren, was von Leistungseinbußen bis hin zu schwerwiegenden Gesundheitsschäden reichen kann.
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 Kapazitätsmanagement von Akkupacks sind neben vielen anderen zwei entscheidende Designelemente von Batteriemanagementsystemen (BMS). Im Folgenden erläutern wir die Funktionsweise dieser beiden Funktionen. Elektrischer Schutz, der den Akku vor Schäden durch Betrieb außerhalb seines Betriebszustands (SOA) bewahrt , und thermischer Schutz, der die passive und/oder aktive Temperaturregelung umfasst, um den Akku im Betriebszustand zu halten oder ihn dorthin zu bringen, sind die beiden Hauptbereiche des Akku-Schutzmanagements.
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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.
Auslaufen ist eine chemische Eigenschaft von Batterien und kein Herstellerfehler . Statistisch gesehen können jedoch geringfügige Abweichungen im Herstellungsprozess einen Einfluss haben. Ein Akkupack kann anfänglich gut aufeinander abgestimmte Zellen enthalten, doch mit der Zeit nimmt die Übereinstimmung zwischen den Zellen immer weiter ab, nicht nur durch Selbstentladung, sondern auch durch Lade-/Entladezyklen, hohe Temperaturen und normale Alterung.
