Lithium-Ionen-Batterietechnik Effektiver Schaltkreisaufbau zur Spannungsüberwachung

Überwachungsschaltkreis von Denso, der bei Toyotas Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommt.

Der japanische Automobilzulieferer Denso hat erstmals einen Schaltkreis zur Spannungsüberwachung der Zellen von Lithium- Ionen-Batterien entwickelt, der auf einer Methodik ähnlich der, die in Laptop-Akkumulatoren zum Einsatz kommt, beruht und bereits in der dritten Generation des Prius von Toyota verbaut wird. I Das von Denso entwickelte Spannungsüberwachungsmodul, welches im Prius III von Toyota bereits zum Einsatz kommt.

In Toyotas Hybrid-Fahrzeug überwacht der Schaltkreis Spannung, Stromstärke, Temperatur und weitere Parameter, die einen sicheren Betrieb der Hochstrom-Batterien ermöglichen. Im Vergleich zu Nickel-Metallhydrid- haben Lithium- Ionen-Batterien eine höhere Energiedichte, da sie aber aus einer Vielzahl einzelner Batteriezellen mit schwankender Spannung bestehen, muss jede dieser Zellen separat überwacht werden. Konventionelle Systeme zur Spannungsüberwachung von Lithium- Ionen-Batterien konvertieren analoge Spannungswerte jeder einzelner Zelle in einen digitalen Wert. Das System stellt dann fest, ob eine Zelle mit einer höheren Spannung arbeitet. Ist dies der Fall, wird diese auf das gewünschte Spannungsniveau entladen. Der von Denso entwickelte Überwachungsschaltkreis bestimmt den Mittelwert der Spannungen aller Batteriezellen und stellt mit einem einfach aufgebauten Logikschaltkreis fest, ob eine dieser Zellen mit einer höheren Spannung arbeitet. Trifft dies bei einer Zelle zu, wird diese bis auf den durchschnittlichen Spannungswert entladen. Der Vorteil dieses Aufbaus liegt darin, dass im Gegensatz zur konventionellen Schaltung auf hochleistungsfähige Analog/Digital-Wandler- oder Arithmetik- Schaltkreise verzichtet werden kann.