Eshine Tech erweitert sein Angebot an Batteriemanagementsystemen (BMS) für Lithiumbatterieanwendungen

Batteriemanagementsysteme (BMS) sind zu einer wichtigen elektronischen Komponente moderner Lithium-Ionen-Akkus geworden. Neben dem grundlegenden Schutz muss ein BMS den Akkuzustand kontinuierlich überwachen, das Laden und Entladen steuern, den Akkuladestand schätzen und Betriebsinformationen an das Gesamtsystem übermitteln.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat Eshine Tech sein Produktportfolio um eine Batteriemanagementsystem-Plattform für Lithiumbatterieanwendungen erweitert. Das neue BMS ergänzt das bestehende Portfolio an elektronischen Komponenten und Produkten für neue Energien von Eshine Tech und bietet Kunden eine zusätzliche Option für die Entwicklung von Batteriepacks und die Systemintegration.

Die BMS-Plattform wurde auf die praktischen Anforderungen an Batteriepacks ausgelegt, einschließlich Zellkonfiguration, Strombelastbarkeit, Schutzparameter, Kommunikationsschnittstellen und anwendungsspezifischer Integration.

Unterstützung von LFP- und NMC-Lithium-Akkus

Unterschiedliche Lithium-Batteriechemien erfordern unterschiedliche Spannungsbereiche, Schutzschwellen und Managementparameter. Die aktuelle BMS-Plattform unterstützt sowohl LiFePO4- (LFP) als auch NMC-Batteriechemie.

Die Plattform unterstützt LFP-Akkus mit 5 bis 24 in Reihe geschalteten Zellen , während NMC-Akkus mit 5 bis 20 in Reihe geschalteten Zellen kompatibel sind. Zu den Standardstromklassen gehören 60 A und 100 A , wodurch verschiedene Akkukonfigurationen möglich sind.

Durch diese Bandbreite kann das BMS für verschiedene Batteriepack-Designs eingesetzt werden, anstatt auf eine einzige Batteriekonfiguration beschränkt zu sein.

Für projektspezifische Anforderungen können Zellenzahl, Stromstärke, Kommunikationsschnittstelle und andere Parameter entsprechend dem tatsächlichen Batteriedesign bewertet werden.

Kontinuierliche Batterieüberwachung

Eine präzise Batterieüberwachung liefert die für den Schutz und die Verwaltung des Batteriestatus erforderlichen Daten.

Das BMS misst kontinuierlich wichtige Betriebsparameter, darunter:

• Einzelzellenspannung
• Packspannung
• Lade- und Entladestrom
• MOS-Temperatur
• Externe NTC-Temperatur

Die Überwachung dieser Parameter ermöglicht es dem System, anormale Betriebsbedingungen zu erkennen und Informationen zum Batteriestatus an das angeschlossene Fahrzeug, die Steuerung, das Display oder eine andere Systemschnittstelle weiterzuleiten.

Bei Anwendungen mit häufigen Lade- und Entladezyklen ist eine kontinuierliche Überwachung besonders wichtig, da sich der Zustand der Batterie je nach Last, Temperatur und Betriebszustand erheblich ändern kann.

Mehrstufiger Schutz für den Betrieb des Akkus

Der Batterieschutz ist eine der Kernfunktionen eines Batteriemanagementsystems (BMS). Anstatt sich auf einen einzigen Schutzschwellenwert zu verlassen, nutzt die Plattform mehrere Schutzfunktionen, um auf unterschiedliche Störungszustände zu reagieren.

Die aktuelle BMS-Plattform bietet Schutz gegen:

• Überspannung
• Unterspannung
• Überstrom
• Entladeüberstrom
• Kurzschluss
• Übertemperatur- und Untertemperaturbedingungen
• Übermäßige Zellspannungsdifferenz
• übermäßige Temperaturdifferenz

Die Schutzparameter können je nach Anwendungskonfiguration Verzögerungs- und Wiederherstellungslogik umfassen.

Dieser Ansatz hilft dem Batteriemanagementsystem, auf anormale elektrische und thermische Bedingungen zu reagieren und gleichzeitig während des normalen Lade- und Entladevorgangs eine angemessene Betriebssteuerung aufrechtzuerhalten.

SOC und SOH für eine bessere Transparenz des Batteriestatus

Die Batteriespannung allein reicht nicht aus, um den Zustand einer Lithiumbatterie vollständig zu beschreiben. Für praktische Anwendungen benötigen Systembetreiber und Fahrzeugsteuerungen zusätzlich Informationen über die verbleibende Batteriekapazität und den Batteriezustand.

Die BMS-Plattform unterstützt die Schätzung des Ladezustands (State of Charge, SOC) und des Gesundheitszustands (State of Health, SOH) . Die Coulomb-Zählung in Kombination mit der OCV-Korrektur dient der Verbesserung der Batteriezustandsschätzung; zudem können Zyklenzahl und Betriebszustandsinformationen erfasst werden.

Diese Informationen können von angeschlossenen Systemen genutzt werden, um den Batteriestatus anzuzeigen, das Laden und Entladen zu steuern, Wartungsentscheidungen zu unterstützen und die Transparenz der Batteriebetriebsbedingungen zu verbessern.

Bei Flotten- und Sharing-Mobility-Anwendungen können Batteriestatusinformationen auch zur Wartung und zum Batterielebenszyklusmanagement beitragen.

Passiver Ausgleich für Zellkonsistenz

Die Zellkonsistenz ist ein weiterer wichtiger Aspekt beim Management von Lithium-Batteriepacks.

Die Spannungsunterschiede zwischen den einzelnen Zellen können sich bei wiederholtem Laden und Entladen allmählich vergrößern. Wird der Spannungsunterschied zu groß, können die nutzbare Kapazität und die Gesamtleistung des Akkus beeinträchtigt werden.

Das Batteriemanagementsystem (BMS) unterstützt konfigurierbares passives Balancing basierend auf Zellspannungs- und Spannungsdifferenzschwellenwerten. Durch die Überwachung der Zellkonsistenz während des Ladevorgangs trägt das BMS zu einem ausgeglicheneren Akkupack bei und gewährleistet einen stabilen Betrieb über wiederholte Ladezyklen.

Die Ausgleichsparameter können anhand der Batteriechemie und der Konfiguration des Batteriepacks bewertet werden, anstatt die gleichen Einstellungen auf jedes Batteriesystem anzuwenden.

Kommunikations- und Systemintegration

Ein Batteriemanagementsystem (BMS) arbeitet nicht unabhängig vom restlichen batteriebetriebenen System. In vielen Anwendungen müssen Batterieinformationen mit einem Fahrzeugsteuergerät, einem Display, einem Ladesystem, einem Batteriewechselschrank oder einer IoT-Plattform ausgetauscht werden.

Die BMS-Plattform unterstützt Bluetooth und UART ; CAN, RS485, IoT, Display- und Single-Wire-Optionen sind je nach Projektanforderungen verfügbar.

Diese Kommunikationsfähigkeit ermöglicht die Integration von Batterieinformationen wie SOC, Alarmen, Betriebszustand und Lade-/Entladebedingungen in ein größeres Steuerungssystem.

Beispielsweise kann das BMS bei Anwendungen mit Batteriewechsel den Batteriestatus und Fehlerinformationen bereitstellen, um die Batterieidentifizierung, die Ladekoordination und die Ereignisrückverfolgbarkeit über den Wechselschrank oder das angeschlossene IoT-System zu unterstützen.

BMS-Anwendungen in der Elektromobilität

Die aktuelle BMS-Plattform eignet sich besonders für Lithium-Batteriepacks, die in leichten Elektromobilitäts- und Niederspannungsanwendungen eingesetzt werden.

Typische Anwendungsgebiete sind:

Zweirad-Akkutausch und Elektromobilität

E-Bikes, Elektroroller und Elektromotorräder benötigen kompakte Akkus mit zuverlässigem Schutz, Statusmeldung und Kommunikationsmöglichkeiten. BMS-Funktionen unterstützen die Akkuidentifizierung, das Lademanagement, die Fehlerüberwachung und die Kommunikation mit Akkuwechselsystemen.

Elektrische Dreiräder

Elektrische Lastendreiräder, Lieferdreiräder und Nutzfahrzeuge sind häufigen Starts, Lastwechseln, Steigungen und anspruchsvollen Betriebsbedingungen ausgesetzt. Strom- und Temperaturschutz, Ereignisprotokollierung und Kommunikationsfunktionen sind daher wichtige Aspekte dieser Akkupacks.

Langsame Elektrofahrzeuge

Golfwagen, Nutzfahrzeuge, Touristenfahrzeuge, Streifenwagen und andere langsam fahrende Elektrofahrzeuge benötigen unter Umständen eine Kommunikation zwischen Batterie, Display und Fahrzeugsteuerung. CAN oder RS485 können je nach Systemarchitektur konfiguriert werden, um Batteriestatus- und Alarminformationen bereitzustellen.

Diese Anwendungen haben eine gemeinsame Anforderung: Das BMS muss entsprechend dem jeweiligen Akku ausgewählt werden und darf nicht als universell einsetzbare Elektronikplatine behandelt werden.

Auswahl eines BMS entsprechend dem Akku

Die Auswahl des Batteriemanagementsystems (BMS) sollte mit den Anforderungen an die Batterie und die Anwendung beginnen.

Wichtige Faktoren sind unter anderem:

• Batteriechemie
• Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen
• Dauer- und Spitzenstrom
• Lade- und Entladeanforderungen
• Anforderungen an die Temperaturüberwachung
• Kommunikationsschnittstelle
• Anschluss- und Verdrahtungskonfiguration
• Mechanische Abmessungen
• Schutzparameter
• Anwendungsumgebung

Ein Batteriemanagementsystem (BMS) mit korrekter elektrischer Nennleistung kann dennoch eine weitere Überprüfung erfordern, wenn sein Kommunikationsprotokoll, seine mechanische Struktur, seine Verkabelung oder seine Schutzeinstellungen nicht mit dem gesamten Batteriesystem übereinstimmen.

Aus diesem Grund bewertet Eshine Tech die Anforderungen an Gebäudeleittechnik projektbezogen und kann eine geeignete Konfiguration für eine Musterbewertung empfehlen.

Von der BMS-Auswahl bis zur Projektunterstützung

BMS-Projekte erfordern oft mehr als nur die Produktlieferung. Batterieparameter, elektrische Anforderungen, Kommunikationsschnittstellen und Anwendungsbedingungen müssen geprüft werden, bevor eine geeignete Konfiguration bestätigt werden kann.

Eshine Tech unterstützt BMS-Projekte durch einen strukturierten Prozess:

Anforderungsbestätigung → Auswahl des Gebäudeleitsystems → Technische Prüfung & Angebotserstellung → Musterfreigabe → Serienproduktion & Lieferung

In der Evaluierungsphase können Kunden ihre Anforderungen an Batterie und Anwendung zur Prüfung einreichen. Basierend auf Batteriechemie, Zellenzahl, Strombedarf, Kommunikationsschnittstelle und weiteren Systembedingungen kann anschließend die passende BMS-Konfiguration empfohlen werden.

Dieser projektorientierte Ansatz hilft Kunden dabei, das BMS anhand des tatsächlichen Akkupacks zu evaluieren, bevor sie in die Produktion gehen.

Aufbau eines umfassenderen Portfolios an Batterieelektronik

Mit der Aufnahme von BMS-Lösungen erweitert Eshine Tech seine Kompetenzen im Bereich batteriebezogener Elektronik und stärkt seine Unterstützung für Anwendungen im Bereich neuer Energien und Elektromobilität.

Von Batteriemanagement und -überwachung bis hin zu anderen elektronischen Komponenten, die in batteriebetriebenen Systemen verwendet werden, müssen verschiedene Teile der elektrischen Architektur zusammenarbeiten, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.

Mit seiner BMS-Plattform, die LFP- und NMC-Akkupacks, verschiedene Zellkonfigurationen, Schutzfunktionen, Batteriezustandsschätzung, Balancierung und Kommunikationsoptionen unterstützt, kann Eshine Tech Kunden unterstützen, die eine geeignete BMS-Konfiguration für ihre Lithiumbatterieprojekte suchen.

Für Kunden, die E-Bikes, Elektromotorräder, Dreiräder, langsam fahrende Elektrofahrzeuge, Batteriewechselsysteme oder andere Lithiumbatterieanwendungen entwickeln, kann Eshine Tech die Batterie- und Systemanforderungen prüfen und eine geeignete BMS-Lösung zur Evaluierung empfehlen.