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Welche Funktionen hat ein Batterie-Management-System?

Batterie-Management-System
Ein Akku wird durch viele Faktoren beeinflusst. Sei es die Umwelt, die bestimmte Anforderungen an einen Akku stellt, oder ein Anwen­dungs­bereich, der höchste Zuverläs­sigkeit fordert. FSM verspricht die Einhaltung der Anforde­rungen in puncto Sicherheit, Widerstandsfähigkei,Zuverlässigkeit und Komfort. (Bild: FSM AG)

Das Batterie-Management-System ist das Gehirn eines jeden Lithium-Ionen-Akkus

Mobilität ist ein Trend, der über sämtliche Branchen hinweg zunimmt. Immer mehr Energie wird auf kleinstem Raum benötigt. Die FSM AG in Kirchzarten entwickelt, produziert und vertreibt kundenspezifische Lösungen im Bereich der mobilen Energieversorgung. Dazu zählen insbesondere Batterie-Management-Systeme (BMS) – das Gehirn eines jeden Lithium-Ionen-Akkus. Das Batterie-Management-System ist zentraler Bestandteil eines jeden Lithium-Ionen Akkus. Sie schützen den Akku, sorgen für eine optimale Ausnutzung der Kapazität und bieten einige Komfortfunktionen. Die FSM AG zeigt Ihre BMS-Lösungen auf dem > Battery Experts Forum (12.-14. Juli 2022 in Frankfurt am Main).

Außer den Schutzfunktionen sind weitere Funktionen im Batterie-Management-System möglich. Diese Funktionen dienen weniger zur Sicherheit, als vielmehr der optimalen Kapazitätsausnutzung, der Verlängerung der Lebensdauer oder der Kapazitätsanzeige für den Kunden.

Cell Balancing

Das Cell Balance wird bei Akkupacks mit mehr als einer seriell verschalteten Zelle eingesetzt, um die Zellen bzw. die Ladezustände in einem ausgeglichenen Zustand zu halten. Insbesondere sollen durch das Cell Balance Ladezustände, die durch unterschiedliche Temperaturen und Innenwiderständen entstehen, ausgeglichen werden. Es verhindert ein frühzeitiges Abschalten des Akkupacks durch Unter- oder Überspannung einer Zelle, wobei die schwächste Zelle die Leistung des Gesamtsystems bestimmt.

Gas Gauging

Um die Kapazität des Akkupacks zu bestimmen, verfügt ein BMS über ein Gas Gauge-System. Das Gas Gauge ermittelt die Gesamtkapazität und die noch zur Verfügung stehende Restkapazität. Es ist die wohl aufwendigste der zur Verfügung stehenden Funktionen. Um möglichst genaue Ergebnisse zu erzielen, muss es passend zur Applikation entwickelt werden. Dabei sind insbesondere das Stromprofil der Endanwendung und das Nutzerverhalten relevant.

BUS-Systeme

Zum Auslesen der Daten steht dem Akkupack ein BUS-System zur Verfügung. Die gängigsten BUS-Systeme sind I2C, SMBus, CAN, LIN oder RS232, wobei auch alle andern Busse möglich sind.

Ladeteile

Bei Systemen geringer Leistung kann es sinnvoll sein, den Ladeteil für den Akkupack auf dem BMS zu integrieren. Dies hat den Vorteil, dass der Lader im Falle eines Zellwechsels mit angepasst werden kann und somit eine Rückwärtskompatibilität zu älteren Systemen immer gewährleistet ist.

Systemfunktionen

Bei Systemen, in denen der Akku das zentrale Element ist, können Systemfunktionen in den Akku verlegt werden. Dadurch kann eine zweite Intelligenz (Mikrocontroller) im System eingespart werden. Beispielsweise werden Motorsteuerung und Akkuschutzbeschaltung im Akku vereint. Dies erspart den Steuer-Mikrocontroller (µC) und die doppelte Ausführung der Leistungs-FETs (FET = Feldeffekttransistoren).

Die FSM AG …
… entwickelt und produziert intelligente Elektronik.Das1989 gegründete Unternehmen erwirtschaftet mit über 140 Mitarbeitenden jährlich mehr als 22 Mio. € Umsatz. Wir unterstützen unsere Kunden mit elektronischen Produkten in den Disziplinen mobile Energie­versorgung, Druckmesstechnik und Trafosanfteinschalter sowie im Bereich der Fertigungsdienstleistung für elektronische Komponenten (EMS). Unsere Produkte sind meist kunden­spezifische Lösungen und werden Teil eines End­produkts. So begegnet man der Technik von FSM recht häufig, ohne zu wissen, dass wesentliche Bestandteile des Endprodukts von uns stammen.
www.fsm-ag.de

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