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Batteriemanagement

Li-Ionen-Akkus richtig managen

29. Oktober 2015, 8:46 Uhr | Ralf Higgelke

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Temperaturüberwachung und Zustandsautomaten

Heutige Batterien liefern hohe Ströme, während ihre Spannung recht konstant bleibt. Dadurch kann die Batterie außer Kontrolle geraten und Feuer fangen. Viele Chemikalien in einer Batterie sind sehr flüchtig, sodass diese bei Verletzung der Batterie entweichen und sich entzünden können. Daher enthält ein Batteriepack auch stets Temperatursensoren. Temperaturmessungen werden jedoch nicht nur zur Sicherheit eingesetzt, sie können darüber hinaus dabei helfen festzustellen, ob eine Batterie geladen oder entladen werden sollte. Temperatursensoren überwachen jede Zelle in einem Energiespeichersystem oder bei einer Bündelung von Zellen für kleinere und tragbarere Anwendungen. Eine interne ADC-Spannungsreferenz dient dazu, Ungenauigkeiten in der Messung gegenüber Temperaturveränderungen der Umwelt zu reduzieren.

Die meisten Batteriemanagementsysteme brauchen einen Mikrocontroller oder ein FPGA zur Verarbeitung der Informationen vom Messkreis und fällen danach Entscheidungen aufgrund der erhaltenen Informationen. Bei wenigen ausgewählten Angeboten wie etwa dem ISL94203 ist der Algorithmus in gewissen Grenzen programmierbar und erlaubt so eine eigenständige, digitale Single-Chip-Lösung. Eine solche Lösung entlastet mit seinem Zustandsautomat einen eventuell vorhandenen Mikrocontroller hinsichtlich Taktzyklen und Speicherplatz.

Weitere BMS-Blöcke können die Batterie-Authentizierung, Echtzeit-Taktgeber (RTC), Speicher und Verkettungen (Daisy Chain) sein. Echtzeit-Taktgeber und Speicher werden für Blackbox-Anwendungen verwendet. Die RTC dient als Zeitstempel, und im Speicher werden Daten abgelegt. Dadurch kann der Anwender herausfinden, was vor einem katastrophalen Ereignis geschehen ist. Der Batterie-Authentisierungsblock verhindert, dass die BMS-Elektronik an das Batteriepack eines Drittanbieters angeschlossen wird. Die Spannungsreferenz/Spannungsregelung speist periphere Schaltungen rund um das BMS. Schließlich wird die Daisy-Chain-Schaltung verwendet, um mehrere BMS-Chips einfach miteinander zu verbinden. Dadurch werden optische Koppelelemente oder andere Schaltungen zur Pegelverschiebung (Level Shifting) unnötig.