Batterie-Management-Systeme BMS

Batteriemanagement Systeme (BMS)
Lithium Akkus werden in der Regel aus mehrenren
 Einzelzellen aufgebaut. Die typischen Zell-Nennspannungen der LiFePo4 Einzelzellen betragen je nach Zelltyp 3,2 bzw. 3,7 Volt. Damit müssen die Einzelzellen zu einem Zellblock zusammengebaut werden um für die jeweilige Anwendung, z.B. Tracktionsbatterie für Elektromobilität oder Speicherbatterie Wohnhaus, RV-Anwendungen, etc. eingesetzt werden können. Um alle Batteriezellen im zulässigen Spannungs- und Temperaturbereich zu betreiben und gleichmäßig belasten zu können, muss das BMS in der Lage sein die einzelnen Zellspannungen und Zelltemperaturen zu überwachen. Überwiegend bei sehr großen Entladeraten können die Ladezustände der einzellnen Batteriezellen bedingt durch Toleranzen zwischen den Einzelzellen, auseinander driften. Die Entladung muss aber zwingend abgebrochen werden, wenn die schwächste Zelle ihre minimale Zellspannung (UV - Under Voltage) erreicht hat. Dies führt dazu, dass noch Energie in den stärker geladenen Zellen unbenutzt zur Verfügung steht. Für optimale Anwendungen der Batteriesysteme, sowie für den sicheren Betrieb von Batteriezellen ist somit der genaue Kenntnisstand über die aktuelle Restkapazität (SOC: State of Charge) und die maximal zur Verfügung stehende Kapazität (SOH: State of Health) notwendig. In der Praxis hat man festgestellt, dass Batteriezellen in einem Zellverbund (Stack) unterschiedlich altern in Abhängigkeit von verschieden Einflüssen. Diese Alterung führt zu Kapazitätsunterschieden, Abweichungen des Innenwiderstandes und unterschiedlichen Leckströmen. Bedingt hierdurch beeinflusst dies die Ladungsverluste, die Kapazität und damit auch die Zellspannungen der Einzelzellen. Unzulässige Ladezustände verringern die Lebensdauer der Zellen. Zell Monitoring und Balancing Systeme können solche Unterschiede erkennen und durch entsprechendes Zell-Ballancing korrigieren. Zell Balancing, sowie Zellüberwachung (Protection Schutz) erhöht die Lebensdauer der einzelnen Zellen erheblich.
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