Funktionale Sicherheit
Damit die Batterie nicht in Rauch aufgeht
In vielen Anwendungen erfordert die Batterie ein fein abgestimmtes System, das sicherstellt, dass sie nicht ihren spezifizierten Arbeitsbereich verlässt. Nur so ist die funktionale Sicherheit gewährleistet. Rutronik kann in diesem Segment auf umfangreiche Forschungsarbeit zurückgreifen.
In der Industrie und der Elektromobilität kommen meist Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz. Sie punkten gegenüber anderen Energiespeichern mit einer wesentlich höheren Energiedichte und Spannung bei kleineren Abmessungen, mehr Ladezyklen und einer längeren Lebensdauer – zumindest, wenn das Gesamtsystem Batterie seine Komfortzone nicht verlässt. Andernfalls kann sich die Lebensdauer der Batterie erheblich verkürzen oder es kommt gar zur irreparablen Schädigung der Batterie.
Die Li-Ionen-Batteriezellen werden fast ausschließlich in Form von Batteriepacks genutzt. Dabei bilden die Zellen das Herzstück des Designs: Sie bestimmen, mit welchen Parametern und Spezifikationen das System arbeiten darf und mit welchen aktiven und passiven Bau-elementen sich das Optimum des Systems erzielen lässt. Neben den Batteriezellen hat Rutronik auch alle anderen erforderlichen Komponenten im Portfolio und unterstützt seine Kunden bei der Auswahl und dem Design.
Batteriemanagementsystem
Ein Batteriepack umfasst neben mehreren Zellen ein Batteriemanagementsystem (BMS). Basierend auf einer höchst präzisen Messung der Lade- und Entladeströme und der Zellspannung muss dies sorgfältig abgestimmt sein – sowohl auf diese Parameter als auch in sich und auf die Anwendung. Ein essenzieller Bestandteil des BMS ist das Temperaturmanagement. Denn die funktionale Sicherheit, Lebensdauer und Zyklenfestigkeit der Zelle – und damit auch die funktionale Sicherheit des Gesamtsystems – hängen wesentlich davon ab, dass der spezifizierte Arbeitstemperaturbereich der Batterie eingehalten wird. Dieser bewegt sich zwischen 15 und 45 °C, wird also schon über- bzw. unterschritten, wenn ein E-Bike in der Sommersonne oder im Schnee steht.
Jobangebote+ passend zum Thema
Thermal Runaway
Verlässt eine Batteriezelle ihren sicheren Temperaturbereich, kommt es im Extremfall zum Thermal Runaway. Hierbei wird eine nicht mehr aufzuhaltende Kettenreaktion in Gang gesetzt, bei der die in der Batterie gespeicherte Energie sehr schnell freigesetzt wird. Dadurch steigt die Temperatur in kürzester Zeit extrem an, bis die Batterie gasförmig wird und ein Brand entsteht, der mit herkömmlichen Mitteln kaum zu löschen ist.
Die Gefahr eines Thermal Runaways beginnt bei 60 °C und wird ab 100 °C extrem kritisch, wobei die Gefährdung davon abhängt, was die eigentliche Ursache des internen Kurzschlusses (Mechanik, Überhitzung, Überladen) ist. Deshalb sollte jedes Unternehmen, das Li-Ionen-Batterien einsetzt, mit einem entsprechenden Thermomanagement dafür sorgen, dass diese Grenze nicht überschritten wird. Denn nach der Auswahl einer Batterie muss das Unternehmen detailliert angeben, in welche Applikation es die Batterie wie einsetzen möchte. Ein Verantwortlicher des Unternehmens muss nicht nur diese Angaben unterzeichnen, sondern auch das Datenblatt der Batteriezelle und eine Erklärung zur Produktnutzung. Damit versichern Unternehmen, dass sie über die nötigen Kompetenzen zum Batteriemanagement – und damit auch zum Thermomanagement – verfügen und die möglichen Folgen kennen.
- Damit die Batterie nicht in Rauch aufgeht
- Ursachen
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
Vertrag mit TDK ausgeweitet
Rutronik hat ab sofort Epcos im Programm
Weiterentwicklung des POE-Standards
Bis zu 90 Watt pro Port
Neues Kapitel beim Induktiven Laden
Strom tanken an der roten Ampel
Stromversorgungen für Medizingeräte
Alles neu?
Lieferengpässe
Elektronik-Lieferkette vor dem Kollaps?
Happy Birthday Helmut Rudel
Ein Distributions-Pionier wird 80
