Durch die Reihenschaltung mehrerer Lithiumbatterien lässt sich ein Akkupack bilden, der nicht nur verschiedene Verbraucher mit Strom versorgen kann, sondern mit einem passenden Ladegerät auch ganz normal aufgeladen werden kann.Lithiumbatterien benötigen zum Entladen kein Batteriemanagementsystem (BMS).Warum sind also alle Lithiumbatterien auf dem Markt mit BMS ausgestattet?
Die Antwort lautet: Sicherheit und Langlebigkeit
Das Batteriemanagementsystem BMS (Battery Mangement System) dient der Überwachung und Steuerung des Ladens und Entladens von wiederaufladbaren Batterien.Die wichtigste Funktion des Lithium-Batterie-Managementsystems BMS besteht darin, sicherzustellen, dass die Batterie innerhalb des sicheren Betriebsbereichs bleibt, und sofort Maßnahmen zu ergreifen, wenn eine einzelne Batterie beginnt, den Grenzwert zu überschreiten.Wenn die BMS-Überwachungsbandspannung zu niedrig ist, wird die Last abgetrennt, und wenn die Spannung zu hoch ist, wird das Ladegerät abgetrennt.Außerdem wird die Spannung bzw. Unterspannung jeder Zelle im Akkupack überprüft – was oft die Ursache für die Brände von Lithiumbatterien ist, die wir in den Nachrichten sehen.Es kann sogar die Temperatur des Akkus überwachen und den Akku trennen, bevor er zu heiß wird und Feuer fängt.Das Batteriemanagementsystem BMS dient also dazu, die Batterie zu schützen, anstatt sich nur auf ein gutes Ladegerät oder korrekte Benutzeraktionen zu verlassen.
Warum benötigen Blei-Säure-Batterien (AGM, leimverdächtig, zyklenfest usw.) kein Batteriemanagementsystem?Die Bestandteile von Blei-Säure-Batterien sind weniger entflammbar und die Gefahr, dass sie Feuer fangen, wenn es Probleme beim Laden oder Entladen gibt, ist deutlich geringer.Der Hauptgrund liegt im Verhalten bei voll geladenem Akku.Auch Blei-Säure-Batterien bestehen aus in Reihe geschalteten Zellen;Wenn eine Zelle etwas stärker geladen ist als die anderen Zellen, lässt sie nur so lange Strom fließen, bis die anderen Zellen vollständig geladen sind, während sie selbst eine angemessene Spannung aufrechterhält usw. Die Zellen holen auf und auf diese Weise die Bleisäure Der Akku „balanciert“ sich beim Laden selbst.
Lithiumbatterien sind anders.Die positive Elektrode einer wiederaufladbaren Lithiumbatterie besteht hauptsächlich aus Lithiumionenmaterial.Sein Funktionsprinzip bestimmt, dass während des Lade- und Entladevorgangs immer wieder Lithiumelektronen auf beiden Seiten der positiven und negativen Elektrode laufen.Wenn die Spannung der einzelnen Zelle höher als 4,25 V sein darf (außer bei Hochspannungs-Lithiumbatterien), kann die mikroporöse Struktur der Anode zusammenbrechen.Die harte kristalline Substanz kann wachsen und einen Kurzschluss verursachen, dann kann die Temperatur schnell ansteigen und schließlich ein Brand entstehen.Wenn eine Lithiumzelle vollständig geladen ist, steigt die Spannung schlagartig an und kann schnell gefährliche Werte erreichen.Wenn die Spannung einer Zelle in einem Akkupack höher ist als die anderer Zellen, erreicht diese Zelle beim Ladevorgang zunächst die gefährliche Spannung und die Gesamtspannung des Akkupacks hat zu diesem Zeitpunkt noch nicht den vollen Wert erreicht, so das Ladegerät Ladevorgang nicht stoppen.Daher stellt die erste Zelle, die die gefährliche Spannung erreicht, ein Sicherheitsrisiko dar.Daher ist die Steuerung und Überwachung der Gesamtspannung des Batteriepakets für Lithium-basierte Chemikalien nicht ausreichend. Die Spannung jeder einzelnen Zelle, aus der das Batteriepaket besteht, muss vom BMS überprüft werden.
Im engeren Sinne dient das Batteriemanagementsystem BMS dem Schutz großer Batteriepacks.Die typische Verwendung sind Lithium-Eisenphosphat-Batterien, die überladen und tiefentladen sind.Überstrom, Kurzschluss, Zellbalance und andere Schutzfunktionen. Einige Batterien erfordern möglicherweise auch Kommunikationsanschlüsse, Dateneingabe und -ausgabe sowie andere Anzeigefunktionen.
Im weitesten Sinne ist das Protection Circuit Board (PCB), manchmal auch PCM (Protection Circuit Module) genannt, ein einfaches Batteriemanagementsystem (BMS).Wird normalerweise für kleine Akkupacks verwendet.Wird normalerweise für digitale Batterien verwendet.Meistens wird es für 3,7-V- oder 7,4-V-Akkus verwendet und verfügt über die vier Grundfunktionen Überladung, Tiefentladung, Überstrom und Kurzschluss.Einige Batterien erfordern möglicherweise auch PTC und NTC.
Um die Sicherheit und lange Lebensdauer von Lithium-Akkus zu gewährleisten, ist daher ein zuverlässiges Batteriemanagementsystem (BMS) unbedingt erforderlich.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27. Okt. 2022