Das Batteriemanagement System (BMS) hat die Aufgabe, die maximale Lebensdauer und die optimale Leistungsfähigkeit von Batterien sicher zu stellen. Anders erklärt: Batteriemanagement Systeme sind der Kommunikationsassistent für die intelligenten Batteriesysteme, die es auf dem Markt gibt. Dabei sind die BMS in vielen verschiedenen Geräten zu finden: von Mobiltelefonen über Notebooks bis hin zu den Antriebsbatterien von Elektroautos.
Was ist ein Batterie Management System?
Batterie Management Systeme gehören zu den zentralen Bestandteilen der modernen Lithium-Ionen-Akkus. Auch wenn sich das physikalische Grundprinzip der Batterien seit über Hundert Jahren kaum geändert hat, haben sich jedoch die Anforderungen an die Leistungspotentiale verändert. Langlebigkeit, kurze Ladezeiten und hohe Kapazitäten sind heute gefragt – und genau hier kommen die Batteriemanagement System zum Einsatz.
Neben der langen Lebensdauer und hohen Leistungsfähigkeit sorgen die Management Systeme für die maximale Sicherheit. Das Batterie Management, wie das BMS ebenfalls bezeichnet wird, hat also die Aufgabe, die elektronische Schaltung zu überwachen, zu regeln und zu schützen. Die Systeme sind häufig in den Zusammenschaltungen von Akkumulatorzellen zu finden. Dazu zählen beispielsweise unterbrechungsfreie Stromversorgungen, Antriebsbatterien von Elektroautos, Akkus von Notebook und Mobiltelefonen.
Je nach Anwendungsgebiet übernehmen die Batterie Management Systeme unterschiedliche Aufgaben, die wir im folgenden Abschnitt näher erläutern.
Welche Aufgaben übernimmt das Batteriesystem?
Das Batterie Management System übernimmt – je nach Anwendungsgebiet – die folgenden Aufgaben:
Als Überwachungseinheit
Während der Nutzung werden die modernen Li-Ionen-Batterien durch das BMS überwacht. Dabei werden unter anderem die Werte Strom, Temperatur und Spannung ermittelt und überwacht.
In batterieelektrischen Fahrzeugen
In den batterieelektrischen Fahrzeugen sind so genannte „Traktionsbatterien“ verbaut, deren Batterie Management Systeme eine wesentlich komplexere Aufgabe übernehmen. Das BMS ist eine Komponente des Energiemanagements, welches im Bordsystem des Fahrzeugs integriert ist, beispielsweise in der Leistungselektronik, den Sicherheitssystemen, dem Kühlsystem, dem Elektromotor oder dem Temperaturmanagement, um nur einige zu nennen.
In der Anlagen- und Energietechnik
Hier dienen die Batteriemanagement Systeme der Ausfallsicherheit. Neben der Überwachung und zum Schutz der Batterien, stellen die BMS zudem sicher, dass die entsprechende Leistung bei Bedarf bereitgestellt wird und die Methoden gesteuert werden, um die Lebensdauer der Batterien zu verlängern.
Steuerung der Entlade- und Ladeströme in PV-Anlagen
In den PV-Anlagen mit Heimspeichern steuert das Batterie Management System die Lade- und Entladeströme. Besteht Stromüberschuss, speist das BMS den überschüssigen Strom in den Heimspeicher oder in das Netz ein. Besteht Bedarf oder liegt ein Mangel an Strom vor, wird über das Batteriemanagement und die entsprechenden Wechselrichter Strom ins Haus oder ins Netz geleitet.
Welche Funktionen und Eigenschaften hat ein BMS?
Die Funktion eines Batteriemanagement Systems liegt – wie schon erwähnt – in der Sicherstellung bei der Nutzung des Batteriesystems – ganz gleich, in welchem Gerät es verbaut ist. Werden mehrere Zellen parallel oder in Serie geschaltet, ist die Verwendung eines BMS zu empfehlen, wodurch ein sicherer Betrieb gewährleistet wird.
Dem Batterie Management System kommen demnach folgende Funktionen und Eigenschaften zu:
- Sicherheits- und Schutzfunktion
Schutz gegen Übertemperatur, Überstrom, Überladung oder Tiefenentladung
- Lade- und Entladeüberwachung
- Komfort- und Zusatzfunktionen
wie beispielsweise das Aktive Zellenbalancing, welches für den Ausgleich der Spannung der Akkuzellen zuständig ist. Oder auch das Fuel Gaugling, bei dem der Betriebsstatus über ein externes Display angezeigt wird.
- Kommunikation
Der Fehlerspeicher des BMS liefert die Kommunikation. Während des Betriebs zeichnet der Fehlerspeicher auftretende Fehler auf und speichert auch Unregelmäßigkeiten.
- Steuerung der Batterietemperatur
- Temperaturüberwachung des Akkus
- Verhindern der Tiefenentladung
In welchen Bereichen wird das Batterie Management System eingesetzt?
Die Batterie Management Systeme werden dort eingesetzt, wo intelligente Batteriesysteme notwendig sind. Deshalb werden die BMS unter anderem in Bereichen der Gebäudetechnik eingesetzt, um die Steuerung von energieerzeugenden und energierückgewinnenden Systemen zu übernehmen. Auch in der Kommunikationstechnik und im Bereich der mobilen Unterhaltungselektronik werden Batterie Management Systeme eingesetzt. Im automotiven Bereich sind die Anforderungen an die BMS natürlich sehr hoch, weshalb hier leistungsstarke Batteriesysteme zum Einsatz kommen. Beim Elektroauto verhindert beispielsweise ein Ladeschutz im Managementsystem, dass der Batterie zu viel Strom zugeführt wird. Dadurch wird eine thermische Instabilität der Elektroauto-Batterie vermieden.