Ein Batterie-Management-System (BMS) bietet neben den essenziellen Schutzfunktionen eine Reihe weiterer Funktionen, die auf die optimale Kapazitätsausnutzung, die Verlängerung der Lebensdauer und die Kapazitätsanzeige für den Kunden abzielen. Diese erweiterten Funktionen tragen maßgeblich zur Effizienz und Leistungsfähigkeit des Akkusystems bei.
Das Cell Balancing wird bei Akkupacks mit mehreren seriell verschalteten Zellen eingesetzt, um die Ladezustände der einzelnen Zellen auszugleichen. Unterschiede in Temperatur und Innenwiderstand können zu ungleichmäßigen Ladezuständen führen, was die Gesamtleistung des Akkupacks beeinträchtigt. Durch das Balancing wird verhindert, dass die schwächste Zelle die Leistung des gesamten Akkupacks limitiert, indem sie frühzeitig unter- oder überschritten wird. Dies verlängert die Lebensdauer des Akkus und verbessert die Kapazitätsausnutzung.
Um die Kapazität des Akkupacks genau zu bestimmen, verfügt ein BMS über ein Gas Gauge System. Diese Funktion ermittelt die Gesamtkapazität und die noch verfügbare Restkapazität des Akkus. Das Gas Gauge System ist komplex und muss genau auf die jeweilige Anwendung abgestimmt sein, um präzise Ergebnisse zu liefern. Dabei spielen das Stromprofil der Endanwendung und das Nutzerverhalten eine entscheidende Rolle. Diese genaue Kapazitätsanzeige hilft dem Nutzer, die verbleibende Betriebsdauer des Akkus besser einzuschätzen und optimiert so den Einsatz des Akkus.
Zum Auslesen der Daten bietet das BMS verschiedene BUS-Systeme. Zu den gängigsten gehören I2C, SMBus, CAN, LIN und RS232. Diese Systeme ermöglichen eine einfache und effiziente Datenkommunikation zwischen dem Akkupack und anderen Komponenten des Systems. Die Verwendung eines BUS-Systems erleichtert die Integration des Akkus in verschiedene Anwendungen und unterstützt die Überwachung und Steuerung des Systems in Echtzeit.
Bei Systemen mit geringer Leistung kann es sinnvoll sein, den Ladeteil direkt im BMS zu integrieren. Dies hat den Vorteil, dass der Lader bei einem Zellwechsel ebenfalls angepasst werden kann, wodurch eine Rückwärtskompatibilität zu älteren Systemen gewährleistet ist. Diese Integration spart Platz und reduziert die Komplexität des Gesamtsystems, indem sie den Bedarf an externen Ladegeräten eliminiert.
In Systemen, in denen der Akku eine zentrale Rolle spielt, können zusätzliche Systemfunktionen in den Akku integriert werden. Dies ermöglicht es, eine zweite Intelligenz, wie einen Mikrocontroller, einzusparen. Beispielsweise können Motorsteuerung und Akkuschutzbeschaltung im Akku vereint werden, wodurch der Steuer-Mikrocontroller (μC) und die doppelte Ausführung der Leistungs-FETs (Feldeffekttransistoren) überflüssig werden. Diese Integration vereinfacht das Design des Gesamtsystems und verbessert die Effizienz und Zuverlässigkeit.
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