Rolle von BMS (Batteriemanagementsystem) in Elektrofahrzeugen

Schlüsselrollen of a Batterie-Management-System (BMS)

Das Batteriemanagementsystem muss angesichts der steigenden Leistungsanforderungen von Elektrofahrzeugen weiterentwickelt werden. Derzeit sind Lithium-Ionen-Batterien das Herzstück von Elektrofahrzeugen. Allerdings gibt es bei Lithium-Ionen-Akkus einige Probleme wie Überhitzung und thermisches Ungleichgewicht, die zu einer vollständigen Beschädigung des Akkus führen können. Das Batteriemanagementsystem übernimmt die folgenden Aufgaben zur Überwachung und Steuerung des Batteriebetriebs und zur Gewährleistung der Sicherheit: 

• Zellüberwachung:  

Je nach Ladezustand erfährt jede Zelle in einem Batteriemodul eine unterschiedliche Temperatur, die sich auf die Leistung des Batteriepakets auswirken kann. Zur direkten Messung der Strom-, Spannungs- und Temperaturparameter einer einzelnen Zelle werden unterschiedliche Sensoren eingesetzt. Die Batteriezellen werden beim Laden oder Entladen stets überwacht und kritische Situationen werden erkannt und gemeldet. Die von den Sensoren gemessenen Messwerte verschiedener Parameter werden zur Auswertung von Parametern wie verwendet  

• Ladezustand (SoC) 
• Gesundheitszustand (SoH) 
• Energieberechnung 
• Aktueller Schwellenwert 
• Energie geliefert 
• Energie- und Stromverbrauch 
• Diagnose 

• Leistungsoptimierung:   

Das Ergebnis der Zellüberwachung ist die Optimierung der Batterieleistung. Da die Zellüberwachungsfunktion SOC und SOH ermittelt, hält das BMS eines Elektrofahrzeugs die SOC- und SOH-Parameter im vorgegebenen Bereich. Beim Laden der Batterie ermittelt das BMS, wie viel Strom in den einzelnen Zellen zulässig ist. Beim Entladen der Batterie stellt das BMS sicher, dass der Spannungspegel nicht unter einen Schwellenwert fällt. 

• Sicherheitsschutz: 

Die Hauptaufgabe eines BMS besteht darin, den sicheren Betrieb eines Batteriesatzes zu gewährleisten. Wenn eine thermische Landebahn unentdeckt bleibt, kann es zu einem großen Unglück kommen. Wie oben erwähnt, misst das BMS verschiedene Batterieparameter, um die Leistung zu optimieren. Dieselben Daten werden auch zur Gewährleistung der Sicherheit des Akkupacks verwendet. Der sichere Betriebsbereich (Safe Operating Area, SOA) ist sehr wichtig, da er als die Spannungs-, Strom- und Temperaturbedingungen definiert ist, unter denen die Batterie ohne Schaden betrieben werden kann. Das BMS gewährleistet die Sicherheit des Batteriepakets, indem es Überhitzung und Wärmemanagement des Batteriepakets erkennt. 

• Lade-/Entladekontrolle:  

Die Lebensdauer von Batteriezellen nimmt mit der Zeit ab. Beispielsweise kann eine Batteriezelle durch Hitze beschädigt werden und im Vergleich zu anderen Zellen mit einer niedrigeren Spannung aufgeladen werden. Das Batteriemanagementsystem erkennt solche Fehler und optimiert den Ladevorgang. Das BMS führt außerdem eine Zellausgleichsfunktion durch, um die Batterielebensdauer zu verbessern, indem es die Anzahl der Lade-Entlade-Zyklen reduziert.