Was ist ein Batteriemanagementsystem (BMS)?

BMS bedeutet für verschiedene Menschen verschiedene Dinge. Für einige ist es einfach eine Batterieüberwachung, bei der die wichtigsten Betriebsparameter während des Ladens und Entladens wie Spannungen und Ströme sowie die Innen- und Umgebungstemperatur der Batterie überprüft werden. Die Überwachungsschaltungen liefern normalerweise Eingänge für Schutzvorrichtungen, die Alarme erzeugen oder die Batterie von der Last oder dem Ladegerät trennen, falls einer der Parameter außerhalb der Grenzen liegt.

Für den für Standby-Strom verantwortlichen Energie- oder Anlageningenieur, dessen Batterie die letzte Verteidigungslinie gegen einen Stromausfall oder einen Ausfall des Telekommunikationsnetzes darstellt, bedeutet BMS Batteriemanagementsysteme. Solche Systeme umfassen nicht nur die Überwachung und den Schutz der Batterie, sondern auch Methoden, um sie bereit zu halten, bei Bedarf die volle Leistung zu liefern, und Methoden, um ihre Lebensdauer zu verlängern. Dies umfasst alles von der Steuerung des Ladevorgangs bis zur geplanten Wartung.

Für den Automobilingenieur ist das Batteriemanagementsystem Bestandteil eines viel komplexeren, schnell wirkenden Energiemanagementsystems und muss mit anderen Bordsystemen wie Motormanagement, Klimatisierung, Kommunikations- und Sicherheitssystemen verbunden werden.

Es gibt also viele Arten von BMS.

Wie das BMS funktioniert

Das Orion Battery Management System (BMS) erfüllt drei Hauptfunktionen:

1. Es schützt den Akku vor Überladung (zu hohe Zellenspannungen) oder Überentladung (zu niedrige Zellenspannungen) und verlängert so die Lebensdauer des Akkus. Dazu wird ständig jede Zelle im Akkupack überwacht und genau berechnet, wie viel Strom sicher in den Akku fließen (Quelle, Ladung) und austreten (Laden, Entladen) kann, ohne ihn zu beschädigen. Diese berechneten Strombegrenzungen werden dann an die Quelle (normalerweise ein Batterieladegerät) und die Last (Motorsteuerung, Wechselrichter usw.) gesendet, die für die Einhaltung dieser Grenzwerte verantwortlich sind.

2. Er berechnet den Ladezustand (die in der Batterie verbleibende Energiemenge), indem er verfolgt, wie viel Energie in den Akku ein- und aus ihm austritt, und indem er die Zellenspannungen überwacht. Dieser Wert kann als Tankanzeige betrachtet werden, die angibt, wie viel Batterieleistung noch im Pack vorhanden ist.

3. Es überwacht den Zustand und die Sicherheit des Akkus, indem es ständig auf Kurzschlüsse, lose Verbindungen, Ausfälle der Kabelisolierung und schwache oder defekte Batteriezellen überprüft, die ausgetauscht werden müssen.

Es gibt auch sekundäre Funktionen, die das BMS ausführt:

1. Gleicht alle Zellen im Akkupack aus, indem überschüssige Energie aus Zellen, die stärker als andere geladen sind, intelligent abgelassen wird. Dies liefert die maximale Menge an nutzbarer Energie (Kapazität) aus dem Akkupack, da der Akku nur so stark ist wie die schwächste Zelle.

2. Überwacht die Temperatur des Akkus und steuert einen Batterielüfter, um die Temperatur des Akkus zu regulieren. Außerdem wird der Ausgang des Lüfters ständig überwacht, um sicherzustellen, dass er ordnungsgemäß funktioniert.

3. Bietet Echtzeitinformationen und -werte für andere Geräte wie Motorsteuerungen, Ladegeräte, Anzeigen und Datenlogger mit verschiedenen Methoden (CANBUS, analoge Ausgänge und digitale Ausgänge).

4. Speichert Fehlercodes und umfassende Diagnoseinformationen, um Probleme mit dem Akku zu beheben, falls Probleme auftreten.

Das BMS ist Teil eines mehrstufigen Sicherheitssystems mit den folgenden Zielen und Schutzmaßnahmen

Eigensichere Zellchemie

Audit des zelltechnischen Designs

Zelllieferanten- und Produktionsaudit

Technische Kompetenz des Personals

Prozesssteuerung (installiert und funktionsfähig)

Sicherheitsvorrichtungen auf Zellebene (intern)

Circuit Interrupt Device (CID) Trennt den Stromkreis, wenn die internen Druckgrenzen überschritten werden

Separator abschalten

Druckentlüftung

Externe Schaltungsgeräte

PTC-Widerstände (nur Anwendungen mit geringem Stromverbrauch)

Sicherungen

Zell- und Batterieisolation. Elektrische und mechanische Trennung (Schütze und physikalische Trennung) zur Verhinderung der Ereignisausbreitung

BMS-Software

Überwachung aller mit Kontrollmaßnahmen gekoppelten Schlüsselindikatoren. (Kühlung, Stromunterbrechung, Lastmanagement)

Aktionen steuern oder ausschalten, wenn der Grenzwert überschritten wird

BMS-Hardware - Ausfallsichere Sicherung

Hardware ausschalten bei Softwarefehler. Auf etwas höhere Grenzwerte einstellen

Batterie ausschalten, falls die Niederspannungs-BMS-Stromversorgung ausfällt

Eindämmung

Robuster Außenbehälter mit kontrollierter Entlüftung

Physikalische Barrieren zwischen Zellen

Schlussfolgerungen

Das BMS wird benötigt, um den Ladezustand und den Zustand der Lithiumbatterie aufgrund ihrer Lade- / Entladeeigenschaften und Sicherheitsaspekte zu messen. Es führt mehrere Schlüsselfunktionen aus, um sicherzustellen, dass die Kapazität des Packs maximiert werden kann, wie z. B. das Ausgleichen der Zellen und die Steuerung von Ladegeräten. Einige Batterieunternehmen denken möglicherweise, dass es nicht erforderlich ist, einen BMS im Inneren zu bauen. Das BMS-Managementsystem für Lithium-Ionen-Batterien ist eine leistungsstarke Garantie für die sichere Verwendung der Batterie, sodass sich die Batterie immer in einem sicheren und kontrollierbaren Lade- und Entladevorgang befindet, was die Lebensdauer der Batterie während des tatsächlichen Gebrauchs erheblich verbessert.