Was ist die Funktion von BMS?

Was ist die Funktion des BMS?

Ein Batteriemanagementsystem (BMS) ist jedes elektronische System, das eine wiederaufladbare Batterie (Zelle oder Batteriepack) verwaltet, indem es die Batterie zum Beispiel vor dem Betrieb außerhalb ihres sicheren Betriebsbereichs schützt,Überwachung des Zustands, Berechnung von Sekundärdaten, Berichterstattung über diese Daten, Kontrolle der Umgebung, Authentifizierung und/oder Balancierung.

Ein mit einem Batteriemanagementsystem mit einem externen Kommunikationsdatenbus ausgestattetes Batteriepaket ist ein intelligentes Batteriepaket.

Schutz

Ein BMS kann seine Batterie schützen, indem es verhindert, dass sie außerhalb ihrersicherer Betriebsbereich, wie z. B.:

• Überlastung
• Überentladung
• Überstrom während des Ladevorgangs
• Überstrom während der Entladung
• Überspannung während des Ladevorgangs, besonders wichtig fürBlei­Säure,Li-IonenundLiFePO4Zellen
• Unterspannung während der Entladung, besonders wichtig für Li-Ionen- und LiFePO4-Zellen
• Übertemperatur
• Aufladen bei niedriger Temperatur
• Überdruck (NiMHBatterien)
• Feststellung von Erdungsfehlern oder Leckströmen (Systemüberwachung, dass die Hochspannungbatterie elektrisch von jedem leitfähigen, berührungsfähigen Objekt wie der Fahrzeugkarosserie getrennt ist)

Das BMS kann den Betrieb außerhalb des sicheren Betriebsbereichs der Batterie verhindern, indem es

• Einschließlich eines internenWechseln(z. B.RelaisoderMosfet) wird geöffnet, wenn die Batterie außerhalb ihres sicheren Betriebsbereichs betrieben wird.
• Anforderung an die Geräte, an die die Batterie angeschlossen ist, die Batterie zu reduzieren oder gar nicht mehr zu verwenden oder zu laden.
• Aktive Kontrolle der Umwelt, z. B. durch Heizungen, Lüfter, Klimaanlage oder Flüssigkeitskühlung

Ausgleich

Um die Kapazität der Batterie zu maximieren und zu verhindern, dass lokaler Unter- oder Überladen stattfindet,Das BMS kann aktiv dafür sorgen, dass alle Zellen, aus denen die Batterie besteht, bei der gleichen Spannung oder dem gleichen Ladestand gehalten werden.Das BMS kann die Zellen ausbalancieren:

• VerschwendungEnergievon den am stärksten geladenen Zellen durch Anschluss an eineBelastung(z. B. durch passiveRegulierer)
• Energie von den am meisten geladenen Zellen auf die am wenigsten geladenen Zellen (Ausgleichsgeräte)
• Reduzierung des Ladestroms auf ein ausreichend niedriges Niveau, das voll geladene Zellen nicht beschädigt, während weniger geladene Zellen weiterhin geladen werden können (gilt nicht für Lithiumchemiezellen)

Anschluss der Batterie an den Lastkreislauf

Ein BMS kann auch ein Vorladungssystem aufweisen, das eine sichere Verbindung der Batterie mit verschiedenen Belastungen ermöglicht und die übermäßigen Einströmungsströme für die Belastung der Kondensatoren eliminiert.

Die Verbindung zu Lasten wird in der Regel durch elektromagnetische Relais, sogenannte Kontaktoren, gesteuert.Die Vorladungsschaltung kann entweder Leistungswiderstände sein, die in Serie mit den Lasten verbunden sind, bis die Kondensatoren geladen sind. Alternativ kann einStromversorgung im eingeschalteten Modusconnected in parallel to loads can be used to charge the voltage of the load circuit up to a level close enough to battery voltage in order to allow closing the contactors between battery and load circuitEin BMS kann über einen Schaltkreis verfügen, der überprüfen kann, ob ein Relais bereits geschlossen ist, bevor es vorgeladen wird (z. B. aufgrund von Schweißen), um zu verhindern, dass Einströmungen auftreten.

Kommunikation

Die zentrale Steuerung eines BMS kommuniziert intern mit der auf Zellebene arbeitenden Hardware oder extern mit hochwertiger Hardware wie Laptops oder einemHMI.

Hochrangige externe Kommunikation sind einfach und verwenden mehrere Methoden

• Verschiedene ArtenSerielle Kommunikation.
• CAN-BusKommunikation, die häufig in der Automobilindustrie eingesetzt wird.
• Verschiedene Artendrahtlose Kommunikation.

Niederspannungszentralisierte BMSs haben meist keine interne Kommunikation.

Verteilte oder modulare BMSs müssen eine Kommunikation zwischen der Zelle und dem internen Controller (Modulararchitektur) oder dem Controller und dem Controller (Distributed Architecture) auf niedriger Ebene verwenden.Diese Art der Kommunikation ist schwierig.Das Problem ist die Spannungsverschiebung zwischen den Zellen. Das erste Zellgrundsignal kann hunderte Volt höher sein als das andere Zellgrundsignal.Abgesehen von Softwareprotokollen, es gibt zwei bekannte Arten der Hardware-Kommunikation für Spannungsverschiebungssysteme,mit einer Breite von mehr als 20 mm,unddrahtlose KommunikationEine weitere Einschränkung für interne Kommunikation ist die maximale Anzahl von Zellen. Für modulare Architektur ist die meisten Hardware auf maximal 255 Knoten begrenzt.Für Hochspannungssysteme ist die Suchzeit aller Zellen eine weitere Einschränkung.Die Kosten für modulare Systeme sind wichtig, da sie mit dem Preis der Zelle vergleichbar sein können.Die Kombination von Hardware- und Softwarebeschränkungen führt zu einigen Möglichkeiten für die interne Kommunikation:

• Isolierte serielle Kommunikation
• drahtlose serielle Kommunikation

Zur Umgehung von Leistungsbeschränkungen bestehender USB-Kabel aufgrund von Wärme durch elektrischen Strom werden Kommunikationsprotokolle inLadegeräte für Mobiltelefonefür die Verhandlung einer erhöhten Spannung entwickelt wurden, von denen die am weitesten verbreitetenQualcomm SchnellladungundMediaTek Pump Express. "VOOC" by Oppo (also branded as "Dash Charge" with "OnePlus") increases the current instead of voltage with the aim to reduce heat produced in the device from internally converting an elevated voltage down to the battery's terminal charging voltageDas System ist jedoch mit bestehenden USB-Kabeln unvereinbar und setzt auf spezielle Hochstrom-USB-Kabel mit entsprechend dickeren Kupferdraht.USB-StromversorgungDer Standard zielt auf ein universelles Verhandlungsprotokoll für Geräte bis 240 Watt ab.

Berechnungen

Darüber hinaus kann ein BMS Werte anhand der folgenden Punkte berechnen, wie z. B.:^{[Zitat erforderlich]}

• Spannung: Mindest- und Höchstspannung der Zelle
• Zuständigkeitszustand(SoC) oderAbflusstiefe(DoD), um den Ladegrad der Batterie anzugeben
• Gesundheitszustand(SoH), eine unterschiedlich definierte Messung der Restkapazität der Batterie in % der ursprünglichen Kapazität
• Leistungsstand(SoP), die für ein definiertes Zeitintervall verfügbare Leistungsmenge unter Berücksichtigung der aktuellen Leistungsaufnahme, Temperatur und sonstigen Bedingungen
• Sicherheitsstand (SOS)
• Höchstladeströmung alsLadestromgrenze(CCL)
• Höchstentladungsstrom alsGrenzwert für die Entladung(DCL)
• Energie [kWh] seit der letzten Ladung oder dem letzten Ladezyklus
• Innenimpedanz einer Zelle (zur Bestimmung der Spannung des offenen Stromkreises)
• Ladung [Ah] geliefert oder gespeichert (manchmal wird diese Eigenschaft alsCoulombzähler)
• Gesamte Energie seit der ersten Nutzung
• Gesamtbetriebszeit seit der ersten Verwendung
• Gesamtzahl der Zyklen
• Temperaturüberwachung
• Kühlmitteldurchfluss für Luft- oder Flüssigkeitskühlte Batterien

Überwachung

Ein BMS kann den Zustand der Batterie, wie er durch verschiedene Elemente dargestellt wird, überwachen, z. B.:

• Spannung: Gesamtspannung, Spannungen einzelner Zellen oder Spannung periodischer Leitungen
• Temperatur: Durchschnittstemperatur, Kühlmittelzufuhrtemperatur, Kühlmittelausgangstemperatur oder Temperaturen einzelner Zellen
• Kühlmitteldurchfluss: für flüssiggekühlte Batterien
• Strom: Strom in oder aus der Batterie
• Gesundheit der einzelnen Zellen
• Bilanzzustandvon Zellen