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Lithiumbatterie – Batteriemanagementsystem (BMS) erklärt
Lithiumbatterien sind sehr nützlich und viele der Produkte, die wir täglich verwenden, wie Golfwagen, elektrische Räder, Trolling-Motoren, Wohnmobile usw., werden von ihnen angetrieben. Allerdings ist es aufgrund des komplexen Designs schwierig, die Batterie zu verwalten. Und die Leistung nimmt bei häufiger Nutzung ab. Ein Batteriemanagementsystem (BMS) kann in dieser Situation Abhilfe schaffen. In diesem Blog stellen wir Ihnen das Grundwissen vor, das Sie über BMS wissen müssen.
Was ist ein Batteriemanagementsystem (BMS)?
BMS ist die Abkürzung für Battery Management System. Es handelt sich um ein Batteriemanagementgerät, das hauptsächlich zur Überwachung, zum Schutz und zur Verwaltung des Batteriesystems verwendet wird. Es trägt zur Verbesserung der Sicherheit und Wirksamkeit der Batterie bei, indem es mehrere Faktoren wie Spannung, aktuelle Temperatur und Ladezustand reguliert. Das BMS besteht aus vielen Komponenten (Sensor, Steuerkreis, Mikrocontroller, Kommunikationsschnittstelle), die zusammenarbeiten, um die Leistung der Batterie zu steuern.
1) Mikrocontroller – Die Zentraleinheit des BMS. Es sammelt Daten von zahlreichen Sensoren und das interne Steuerprogramm nutzt diese Daten dann zum Betrieb der Batterie.
2) Sensoren – Sensoren überwachen die meisten Eigenschaften der Batterie, einschließlich Spannung, Strom, Temperatur und Ladezustand.
3) Schalter – Batterieschalter werden verwendet, um die gesamte Stromversorgung einer Batteriebank und angeschlossener Lasten zu unterbrechen. Sie können bei Störungen oder Notabschaltungen eingesetzt werden.
4) Zellenausgleich – Ein Zellenausgleich hilft dabei, das Laden und Entladen jeder Batteriezelle auszugleichen, was die Batterielebensdauer verlängern und die Batterie in einem gesunden Zustand halten kann.
5) Kommunikationsschnittstelle (nicht alle BMS haben) – BMS kann über Kommunikationsschnittstellen mit anderen Geräten kommunizieren, einschließlich dem Bordcomputer des Fahrzeugs. Über diese Schnittstelle können wichtige Diagnosedaten zum Batteriestatus und zur Funktionalität bereitgestellt werden.
Wie funktioniert BMS?
1) Überwachen Sie die Batterie. Ein BMS kann den Zustand der Batterie überwachen und eine Abschaltung des Leistungsmoduls auslösen, wenn die Daten außerhalb des zulässigen Bereichs liegen. Die Überwachung der Spannung jeder Zelle ist für den Zustand der Batterie und des BMS der Lithium-Ionen-Batterie von entscheidender Bedeutung Gewöhnlich ist jede Zelle beim Laden und Entladen mit einem Betriebsspannungsfenster ausgestattet, um eine Verschlechterung der Batterie zu vermeiden. Da Lithiumbatteriezellen sehr empfindlich auf Überladung und Tiefentladung reagieren und ein Ungleichgewicht der Zellen zu thermischem Durchgehen und einer Verschlechterung der Zellen führen kann. Dies verringert die Effizienz und verkürzt die Lebensdauer der Batterie. Die Betriebsspannung der Batteriezellen liegt je nach verwendeter Lithiumchemie zwischen 2,5 V und 4,2 V. Wenn der Akku außerhalb dieses Bereichs betrieben wird, verringert sich die Lebensdauer des Akkus erheblich und es kann sogar zu Schäden am Akku kommen.
2)Schützen Sie die Batterie. Ein Batteriemanagementsystem (BMS) kann den Lade- und Entladevorgang überwachen und steuern, um sicherzustellen, dass die Batterie innerhalb ihres sicheren Betriebsbereichs bleibt.
----- 1)Überladeschutz/Überentladungsschutz: BMS schätzt den Ladezustand der Batterie anhand von Spannungs- und Strommessungen. Dadurch kann das BMS vorhersagen, wann die Batterie ihre Stromgrenze erreicht hat, und sobald die Batteriespannung über/unter der sicheren Grenze liegt, begrenzt das BMS den Entladestrom oder beendet die Entladung.
-----2) Überspannungsschutz/Unterspannungsschutz: BMS verhindert Überspannung/Unterspannung, indem es den Ladestrom begrenzt oder den Ladevorgang stoppt. Wenn die Spannung der Batterie höher/niedriger als die sichere Spannung ist, schaltet das BMS den Ladestromkreis ab, um Schäden an der Batterie zu verhindern.
----3) Temperaturschutz: Überladung und Tiefentladung können zu einem Anstieg der Batterietemperatur oder sogar zu einem thermischen Durchgehen führen. BMS hilft, dieses Risiko zu reduzieren, indem es die Batterietemperatur überwacht und Maßnahmen ergreift, wenn die Temperatur ihren sicheren Betriebsbereich überschreitet.
TIPPS: Konsistenz der Batteriezellen (SOC-Ladezustand)
Ein guter Akku sollte wie ein ordentliches Quadrat in einer Parade aussehen und beim Vorwärtsbewegen den gleichen Rhythmus beibehalten. Beispielsweise muss während des Ladevorgangs das Laden anderer Akkuzellen im selben Akkupack sofort gestoppt werden, sobald eine Akkuzelle vollständig geladen ist (100 % Kapazität erreicht). Andernfalls wird der Akku überladen und es kommt zu irreversiblen Schäden.
3) Kurzschlussschutz Das Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht kontinuierlich Spannung, Strom und andere Parameter, um Kurzschlüsse zu verhindern. Eine fehlerhafte Verkabelung führt zu einem Kurzschluss, der sowohl für die Batterie als auch für das angeschlossene Gerät eine erhebliche Gefahr darstellt. Und BMS kann die Batterie vor Kurzschlüssen schützen.
4) Balancieren Sie die Batterie. Anders als bei Bleisäure steigt die Spannung einer voll geladenen Lithiumbatterie schnell an. Wenn dies nicht rechtzeitig kontrolliert wird, kann es zu einer Verschlechterung der Batterieleistung kommen. Es gibt große Leistungsunterschiede zwischen den Batteriezellen, die innerhalb des sicheren Spannungsbereichs zu Fehlfunktionen führen können.
Sanfte Erinnerung
Obwohl das BMS darauf ausgelegt ist, die ordnungsgemäße Funktion der Batterie aufrechtzuerhalten, ist dennoch eine routinemäßige Wartung erforderlich, um ihre Lebensdauer zu verlängern. Bitte halten Sie den Akku trocken und sauber, vermeiden Sie außerdem hohe Temperaturen und überladen oder entladen Sie ihn nicht.