Wenn Sie in Ihrem Projekt eine Lithiumbatterie verwenden, ist es wichtig, die Grundlagen der Funktionsweise des Batteriemanagementsystems (BMS) zu verstehen. Die BMS-Schutzplatine für Li-Ion ist für die Überwachung und den Schutz der Batteriezellen zuständig und verfügt über viele Einstellungen, die Sie beachten müssen.
In diesem Artikel besprechen wir die wichtigsten BMS-Schutzeinstellungen und was sie für Ihre Batterie bedeuten.
Was ist ein Batteriemanagementsystem (BMS)?
Die Batteriemanagementsystem (BMS) ist ein wichtiger Bestandteil jedes Lithiumbatteriesystems. Das BMS überwacht und steuert den Ladezustand, die Spannung, den Strom und die Temperatur der Zellen im Batteriepack.
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Es hat auch Schutzeinstellungen, die unten beschrieben werden. Dadurch kann die Batterie in einer Vielzahl von Produkten eingesetzt werden, von Standby-Geräten mit geringem Stromverbrauch bis hin zu leistungsstarken Elektrofahrzeugen.
Das BMS ist typischerweise als separate Leiterplatte implementiert, die mit den Batteriezellen verbunden ist. Es enthält einen Mikrocontroller, Sensoren und MOSFETs (Metalloxid-Feldeffekttransistoren) oder andere Festkörperschalter.
Die BMS-Software läuft auf dem Mikrocontroller und steuert den Betrieb des Systems. Dazu sind mehrere Schritte notwendig Produzieren Sie eine BMS-Schutzplatine.
Bei der Auswahl eines BMS für Ihr Produkt ist es wichtig, eines auszuwählen, das über die Funktionen und die Leistung verfügt, die Sie benötigen. In einigen Fällen kann es notwendig sein, ein BMS individuell zu entwerfen, um die spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung zu erfüllen.
Auf dem Markt sind verschiedene Arten von BMS erhältlich, von denen jede ihre eigenen Funktionen und Fähigkeiten hat. Einige BMS sind anspruchsvoller als andere, aber alle BMS führen die unten beschriebenen Grundfunktionen aus.
Zu den Kernfunktionen von BMS gehören:
Messen
- Spannungsmessung der Zellen
- Probenahme der Zelltemperatur
- Gesamtspannungsabtastung des Packs usw
Die Messfunktion überwacht den Grundzustand der Batterie in Echtzeit und ist die Basis aller Funktionen von BMS. Ohne diese Messungen sind alle Kernalgorithmen und Anwendungsfunktionen von BMS nur schwer auszuführen.
Kernalgorithmus
- SOC (Batteriezustand)
- SOH (Lebenszustand)
- SOP (Leistungszustand)
- Batterieausgleich usw
Beim Batterieausgleich gibt es zwei Arten von Technologien: aktiven Ausgleich und passiven Ausgleich.
Aktiver Ausgleich ist die Verwendung einer externen Stromversorgung, um die Spannung und den Strom jeder Zelle auszugleichen. Es braucht also einen Controller und einige externe Geräte, wie Widerstände oder Kondensatoren.
Passiver Ausgleich bedeutet, dass die Batterie ihren eigenen Innenwiderstand selbst anpasst, sodass alle Zellen ungefähr die gleiche Spannung haben. Für die passive Entzerrung sind keine zusätzlichen Komponenten erforderlich, sie benötigt jedoch mehr Zeit als die aktive Entzerrung.
Zusätzlich zu diesen Sicherheitsfunktionen kann das BMS auch verwendet werden, um die Leistung zu optimieren oder die Batterielebensdauer zu verlängern, indem es steuert, wie viel Strom aus jeder Zelle gezogen wird. Dieser Artikel konzentriert sich auf die BMS-Schutzeinstellungen, die in den meisten BMS-Systemen verfügbar sind.
Das Batteriemanagementsystem verfügt über mehrere Einstellungen, die Sie beachten müssen.
Anwendungsfunktion:
- Tiefentladeschutz – Dadurch wird verhindert, dass die Batterie unter ein bestimmtes sicheres Niveau entladen wird.
- Kurzschlussschutz – Dies schützt die Batterie vor Kurzschlüssen zwischen Zellen oder zwischen einer Elektrode und Erde.
- Schutz vor thermischem Durchgehen – Wenn die Temperatur einer Zelle zu hoch wird, wird dieser Schutz aktiviert und die Batterie abgeschaltet, um dies zu verhindern Überhitzung.
- Zellausgleich – Dadurch wird sichergestellt, dass jede Zelle im Akkupack gleichmäßig geladen wird, und hilft, eine ungleichmäßige Entladung und Beschädigung der Zellen zu vermeiden.
- Stromschutz – Dadurch wird der Akku vor zu hohen Lade- oder Entladeströmen geschützt.
- Überladeschutz – Dadurch wird verhindert, dass der Akku überladen wird, wodurch die Zellen beschädigt oder sogar zerstört werden können.
Jede dieser BMS-Funktionen ist wichtig, um die Batterie zu schützen und ihre langfristige Leistung sicherzustellen. In einigen Fällen müssen Sie diese Einstellungen möglicherweise anpassen, um die spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung zu erfüllen.
Wenn Sie beispielsweise die Lithiumbatterie in einem Hochleistungsprodukt verwenden, müssen Sie möglicherweise die BMS-Stromschutzeinstellung erhöhen, um Schäden an den Zellen zu vermeiden.
Es ist auch wichtig zu beachten, dass diese Einstellungen nicht statisch sind; Sie können je nach Einsatzbedingungen je nach Bedarf geändert werden. Zum Beispiel, wenn Sie es sind Verwenden Sie den Akku nicht in einer kalten UmgebungMöglicherweise müssen Sie die Einstellung des BMS-Entladeschutzes reduzieren, um sicherzustellen, dass die Batterie nicht vorzeitig abschaltet.
Die BMS-Schutzfunktionen sind ein wesentlicher Bestandteil jedes Lithiumbatteriesystems und sollten bei der Auswahl einer Batterie für Ihre Anwendung sorgfältig berücksichtigt werden. Wenn Sie diese Einstellungen und ihre Funktionsweise verstehen, können Sie sicherstellen, dass Ihre Batterie unter allen Bedingungen sicher und zuverlässig funktioniert. Schauen wir uns jeden genauer an.
BMS-Überentladungsschutz (ODP)
BMS-Überentladungsschutz (ODP) oder BMS-Unterspannungsabschaltung (LVC) ist ein kritisches Sicherheitsmerkmal, das viele Batteriemanagementsysteme haben. Diese Schutzeinstellung setzt ein, wenn die Lithiumbatterie unter ein bestimmtes Spannungsniveau entladen wird, typischerweise zwischen zwei und drei Volt pro Zelle.
In diesem Fall unterbricht das Batteriemanagementsystem das weitere Entladen der Batterie, um eine Beschädigung zu vermeiden.
Der Tiefentladeschutz kann je nach Bedarf angepasst werden. Beispielsweise möchten Sie ihn möglicherweise höher einstellen, wenn Sie den Akku für Anwendungen mit hoher Leistung verwenden, oder niedriger, wenn Sie ihn für Anwendungen mit geringer Leistung verwenden.
Diese BMS-Schutzeinstellung ist wichtig, denn wenn ein Lithium-Ionen-Akku zu tief entladen wird, kann es zu irreversiblen Schäden an den Zellen kommen. Dies bedeutet, dass selbst wenn Sie den Akku erneut aufladen, er möglicherweise keine Ladung halten kann oder eine verringerte Lebenszyklusleistung auftreten kann.
In einigen Fällen kann ein zu stark entladener Lithium-Ionen-Akku sogar Feuer fangen.
Deshalb ist es wichtig, immer darauf zu achten, dass Ihr Batteriemanagementsystem auf Tiefentladeschutz eingestellt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass Ihr Akku sicher und vor Beschädigung geschützt bleibt.
Wenn der BMS-Unterspannungsabschaltschwellenwert nicht erreicht wird, wird die Batterie weiter entladen, bis sie 0 Volt erreicht. An diesem Punkt wird der Akku beschädigt und kann nicht mehr verwendet werden.
Die meisten BMS verfügen über eine einstellbare ODP-Einstellung, sodass Sie auswählen können, bei welchem Spannungspegel der Schutz eintreten soll. Wenn Sie Ihren Akku für Anwendungen mit hohem Stromverbrauch wie E-Bikes verwenden, sollten Sie den BMS-Überentladungsschutz möglicherweise auf eine höhere Spannung einstellen, damit er nicht oft einsetzt.
Stellen Sie sicher, dass im Batteriemanagementsystem Ihres Geräts ODP aktiviert ist, damit Sie sicher sein können, dass Ihr Gerät sicher ist, egal wie niedrig der Batteriestand ist.
Es ist wichtig zu beachten, dass der BMS-Überentladungsschutz keine 100%ige Garantie gegen Batteriebrände ist – es gibt auch andere Faktoren, die dazu beitragen können. Aber es ist immer noch ein wichtiges Sicherheitsmerkmal, das Sie bei der Auswahl eines Lithium-Akkupacks unbedingt berücksichtigen sollten.
BMS-Kurzschlussschutz
Ein BMS-Kurzschlussschutz kann auftreten, wenn die Batterieklemmen versehentlich verbunden werden, wodurch ein großer Strom fließt. Dies kann dazu führen, dass der Akku überhitzt und möglicherweise Feuer fängt. Der Kurzschlussschutz trennt die Batterie, wenn er einen Kurzschluss erkennt.
Einige Batterien haben mehrere Kurzschlussschutzstufen, andere nur eine. Die häufigste Art des BMS-Kurzschlussschutzes ist die thermische Abschaltung, die aktiviert wird, wenn die Batterietemperatur einen bestimmten Punkt erreicht. Andere Schutzarten umfassen Sicherungsunterbrechung und elektronische Abschaltung.
Die meisten Lithiumbatterien haben eine Kurzschlussschutzeinstellung von etwa 200-300mA. Dies ist normalerweise ausreichend, um den Akku vor Beschädigungen zu schützen, aber wenn Sie Hochleistungsgeräte verwenden, die mehr Strom ziehen können, sollten Sie den Kurzschlussschutz möglicherweise auf 500 mA oder mehr erhöhen.
Wenn Sie eine Batterie mit hoher Entladungsrate verwenden, erhöhen Sie unbedingt auch den BMS-Kurzschlussschutz. Eine hohe Entladerate kann dazu führen, dass bei einem Kurzschluss ein großer Strom fließt, der die Batterie beschädigen oder sogar zerstören kann.
Der BMS-Kurzschlussschutz ist eine sehr wichtige Einstellung, die bei der Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien berücksichtigt werden muss. Stellen Sie sicher, dass Sie eine Einstellung wählen, die Ihren Akku vor Beschädigungen schützt und es Ihnen dennoch ermöglicht, die benötigten Geräte zu verwenden.
BMS Thermal Runaway Protection (TRP)
BMS Thermal Runaway Protection ist ein Zustand, der bei Lithium-Ionen-Batterien auftreten kann, wenn die Batteriezellen zu heiß werden. Ein thermisches Durchgehen kann zu einer Überhitzung der Batterie führen, was zu einem Brand oder einer Explosion führen kann. Um dies zu verhindern, verfügen die meisten Lithium-Ionen-Batterien über eine BMS-Schutzfunktion gegen thermisches Durchgehen.
Der TRP schaltet die Batterie ab, wenn sie zu heiß wird, und verhindert so, dass sie in thermisches Durchgehen gerät. Die meisten BMS-Schutzfunktionen gegen thermisches Durchgehen sind so eingestellt, dass sie bei etwa 65 Grad Celsius aktiviert werden, aber Sie sollten die spezifischen Spezifikationen Ihrer Batterie überprüfen, um sicherzugehen.
Wenn Sie einen Lithium-Ionen-Akku in einem Gerät mit TRP-Funktion verwenden, müssen Sie sicherstellen, dass TRP aktiviert ist. Wenn der BMS-Thermal-Runaway-Schutz nicht aktiviert ist, kann die Batterie überhitzen und einen Brand oder eine Explosion verursachen. Um TRP zu aktivieren, überprüfen Sie die Spezifikationen Ihrer Batterie oder wenden Sie sich an den Batteriehersteller.
Erfahren Sie mehr über die Hauptursachen von Thermal Runaway und Techniken dafür thermische Runaway-Prävention bei Lithium-Ionen-Akkus.
Die meisten Lithium-Ionen-Batterien haben auch eine thermische Abschalttemperatur (TCT). Die TCT ist die Temperatur, bei der die Batterie abschaltet, um eine Überhitzung zu vermeiden.
Die thermische Abschalttemperatur ist normalerweise auf etwa 80 Grad Celsius eingestellt, aber Sie sollten die spezifischen Spezifikationen Ihres Akkus überprüfen, um sicherzugehen. Wenn Ihr Akku kein TCT hat, ist es wichtig, ihn von Wärmequellen fernzuhalten und beim Laden vorsichtig zu sein.
Es ist auch wichtig zu beachten, dass der BMS-Thermal-Runaway-Schutz (TRP) und die thermische Abschalttemperatur nicht dasselbe sind.
Das TRP ist eine Sicherheitsfunktion, die die Batterie abschaltet, wenn sie zu heiß wird, und verhindert, dass sie in thermisches Durchgehen gerät. Die TCT ist die Temperatur, bei der die Batterie abschaltet, um eine Überhitzung zu vermeiden. Beide Eigenschaften sind wichtig, um Brände und Explosionen in Lithium-Ionen-Batterien zu verhindern.
BMS-Zellausgleichsschutz
Bei der Verwendung eines Lithium-Ionen-Akkus ist darauf zu achten, dass die Zellen im Gleichgewicht sind. Das bedeutet, dass alle Zellen im Akkupack ungefähr die gleiche Spannung haben. Wenn eine oder mehrere Zellen eine höhere Spannung haben als die anderen, kann es zu Schäden an der Batterie kommen.
Beim BMS-Zellenausgleichsschutz wird sichergestellt, dass alle Zellen in einem Akkupack den gleichen oder nahezu den gleichen Ladezustand haben. Dies ist wichtig, um gesunde Zellen zu erhalten und zu vermehren Batterielebensdauer.
Der Zellausgleichsschutz wird normalerweise vom BMS durchgeführt, wenn es feststellt, dass eine oder mehrere Zellen einen höheren Ladezustand als andere erreicht haben. Das BMS sendet dann einen Lade- oder Entladestrom an die betroffenen Zellen, bis sie den gleichen Ladezustand wie die anderen Zellen im Pack erreichen.
Lithiumbatterien, die in Elektrofahrzeugen verwendet werden, verfügen über eingebaute Zellbalancer, die diese Aufgabe übernehmen, ohne dass Eingaben vom BMS erforderlich sind. Allerdings verfügen die meisten Lithiumbatterien nicht über eine solche eingebaute Zellausgleichsfunktion und erfordern, dass das BMS diese Funktion ausführt.
Wenn das BMS die Zellen in einem Batteriepaket nicht richtig ausbalancieren kann, kann es zu Zellschäden und sogar zu einem Ausfall kommen. Es ist daher wichtig sicherzustellen, dass das BMS Ihres Akkupacks über ausreichende BMS-Zellenausgleichsschutzfunktionen verfügt. Stellen Sie sicher, dass Ihr BMS aktiviert ist, und führen Sie diese Funktion ordnungsgemäß aus, um das Beste aus Ihrem Akkupack herauszuholen.
BMS-Überstromschutz (OCP)
Die Überstromschutzfunktion ist ein wichtiges Sicherheitsmerkmal des BMS. Das OCP unterbricht den Strom, wenn er die programmierte Grenze überschreitet, wodurch die Batterie und die umliegenden Komponenten vor Beschädigung geschützt werden. Die meisten BMSs verfügen über einen einstellbaren BMS-Überstromschutzschwellenwert, sodass Sie ihn so konfigurieren können, dass er den Anforderungen Ihrer Anwendung entspricht.
Berücksichtigen Sie bei der Einstellung der OCP-Schwelle sowohl die maximale Stromaufnahme Ihrer Last als auch den Kurzschlussstrom Ihrer Batterie. Der BMS-Überstromschutz sollte leicht unter diesen Werten eingestellt werden, um etwas Headroom zu ermöglichen.
Wenn das OCP zu nahe am maximalen Entladestrom eingestellt wird, könnte es unnötig auslösen und ein vorzeitiges Abschalten der Batterie verursachen.
Es ist auch erwähnenswert, dass einige BMS über eine „Hysterese“-Funktion verfügen, die ein falsches Auslösen des BMS-Überstromschutzes aufgrund kleiner Stromschwankungen verhindert. Dies kann besonders bei Anwendungen hilfreich sein, bei denen große Stromspitzen auftreten, wie beispielsweise beim Starten eines Elektromotors.
Der Kurzschlussstrom ist die Strommenge, die durch eine kurzgeschlossene Batterie fließt. Wenn Sie beispielsweise eine 12-V-Batterie mit einem 0.05-Ohm-Widerstand haben, beträgt ihr Kurzschlussstrom 240 Ampere (12 x 0.05 = 0.60 A).
Stellen Sie also bei der Auswahl eines BMS-Überstromschutzschwellenwerts für Ihre Anwendung sicher, dass er größer ist als die maximale Stromaufnahme Ihrer Last multipliziert mit dem Sicherheitsfaktor (normalerweise etwa zwei oder drei). Dadurch wird sichergestellt, dass das OCP immer abschaltet, bevor Schäden auftreten können.
Zusätzlich zur Einstellung eines angemessenen BMS-Überstromschutzschwellenwerts sollten Sie auch die Batterietemperatur überwachen, um Fehlalarme zu vermeiden, die durch die Erwärmung der Batterie verursacht werden. Ein falsches positives Ergebnis kann auftreten, wenn der OCP-Schwellenwert zu niedrig eingestellt ist, und dazu führen, dass die Batterie unnötigerweise abgeschaltet wird.
Berücksichtigen Sie also unbedingt sowohl die Stromaufnahme Ihrer Last als auch die thermischen Eigenschaften Ihrer Batterie, wenn Sie einen BMS-Überstromschutzschwellenwert auswählen.
BMS-Überladeschutz
Der BMS-Überladeschutz ist eine gängige Schutzeinstellung des Batteriemanagementsystems (BMS) für Lithiumbatterien. Wenn die Spannung einer Lithiumbatterie Wenn die Batterie den maximalen Sicherheitswert überschreitet, wird der Überladeschutz aktiviert und verhindert, dass Strom in die Batterie hinein oder aus ihr heraus fließt. Dies verhindert weitere Schäden an der Batterie und trägt zur Gewährleistung der Sicherheit bei.
Die meisten BMS-Überladeschutzeinstellungen sind einstellbar, sodass Sie die Spannung einstellen können, bei der der Schutz aktiviert wird. Es ist wichtig, das Datenblatt Ihrer Batterie oder den Hersteller zu konsultieren, um die empfohlene Überladespannung für Ihre spezifische Batterie zu bestimmen.
Überladen kann zu dauerhaften Schäden an einer Lithiumbatterie führen. Daher ist es wichtig, die BMS-Schutzeinstellungen zu kennen und sicherzustellen, dass die Batterie nicht überladen wird.
Wie wählt man eine hochwertige Batterie mit intelligentem BMS?
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Tritek bietet eine breite Palette an Batterieschutzlösungen: Überladung, Tiefentladung, Überhitzung, Kurzschlüsse usw. Darüber hinaus überwacht und reagiert es mit Hilfe des Ausgleichsstatus auf SOH, SOC und DOD.
Außerdem, Unser intelligentes BMS kann mit benutzerdefinierten Protokollen wie CAN, RS485, UART usw. kommunizieren. Sie können sich vorstellen, dass es sich um eine Handy-App handelt, bei der es sich um eine Software handelt, die Ihren Gedanken folgt!
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Vielen Dank, dass Sie unseren Blogbeitrag zu den BMS-Schutzeinstellungen der Lithiumbatterie gelesen haben.
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