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Stromversorgungen www markttechnik de 47 2025 24 Vielfältige Ansatzmöglichkeiten Leistungsstarke BMS-ICs für Hochvolt-Batterien Mehrzellen-Batteriepacks stellen hohe Anforderungen an Überwachung Zellenausgleich und Sicherheit Anwendungsspezifische ICs von Analog Devices ermöglichen präzises Batteriemanagement effiziente Kommunikation und zuverlässige Isolation bei hohen Spannungen Von Rolf Horn Applications Engineer bei DigiKey Wiederaufladbare Batterien Akkus sind grundlegende Elemente eines Batterie-Energiespeichersystems BESS Verschiedene chemische Zusammensetzungen werden zunehmend kombiniert und in Batteriepacks mit Dutzenden Hunderten oder sogar Tausenden von Zellen verwendet um einen effizienteren Betrieb bei höheren Spannungen zu ermöglichen Für Entwickler eines Batteriemanagementsystems BMS stellt diese Anordnung mehrere Herausforderungen dar um optimale Performance Effizienz Zuverlässigkeit und Sicherheit im Sinne von Safety zu erreichen Beispielsweise erfordert die Entwicklung oder Auswahl der ICs die die Anforderungen einer solchen Anwendung erfüllen ein tiefgreifendes Verständnis der Batteriechemien der Ladetechnik der Überwachung des Lastausgleichs der Isolierung der Sicherheit im Sinne von Security und der Kommunikationstechniken um eine effektive Implementierung zu gewährleisten Um diese Herausforderungen zu bewältigen haben Anbieter viele der erforderlichen Funktionen in weitgehend prozessorunabhängige spezialisierte ICs integriert Viele dieser ICs unterstützen verschiedene lithiumbasierte Zellchemien ebenso wie Nicht-Lithium-Batterien Sie erfassen Daten einzelner Batteriezellen und treffen optimale Entscheidungen und Maßnahmen für das Batteriemanagement in Echtzeit Sie liefern außerdem Daten über den Status und Zustand der Zellen an den Systemprozessor Dieser Artikel bietet einen kurzen Überblick über die besonderen Anforderungen an Mehrzellen-Akkupacks Anschließend werden anwendungsspezifische optimierte ICs von Analog Devices vorgestellt und beschrieben wie diese zur Erfüllung dieser Anforderungen eingesetzt werden können Akkupacks mit hoher Zellzahl bringen zusätzliche Herausforderungen Der grundlegende Schaltplan eines Akkus der aus zahlreichen Zellen besteht die für eine höhere Spannung in Reihe und für einen höheren Strom parallel geschaltet werden wirkt auf den ersten Blick einfach Er vermittelt den Eindruck dass ein solches System lediglich eine erweiterte Version eines kleines Batteriepacks mit wenigen Zellen ist das nur wenig Verwaltung erfordert Diese Batteriepacks mit hoher Zellenzahl werden in Anwendungen wie Elektrowerkzeugen 18 oder 48 V Elektrofahrzeugen EVs 400 oder 800 Vund BESSs die typischerweise 1500 Vbenötigen eingesetzt In der Realität weisen diese größeren Akkupacks Feinheiten und Komplexitäten auf die weit über das hinausgehen was auf dem Schaltplan zu sehen ist Der Aufwand für das Batteriemanagement steigt exponentiell mit der Anzahl der Zellen und Pakete Zunächst müssen die einzelnen Zellen kontinuierlich überwacht werden – insbesondere hinsichtlich Klemmenspannung Lade-Entladungsprofil Ladezustand SoC State of Charge Temperatur und möglicher Anzeichen eines bevorstehenden Ausfalls Darüber hinaus müssen alle Zellen gemeinsam verwaltet werden wobei ihre Unterschiede erkannt berücksichtigt werden müssen Erschwerend kommt hinzu dass es keine einheitlichen Vorschriften für das Batteriemanagement gibt Die geeignete Strategie hängt außerdem von der Zellchemie ab Zwischen Bild 1 Der Multizellenund Multichemie-Batteriezellenmonitor ADES1830CCSZ dient als grundlegender Baustein für ein umfassendes BMS alle Bilder Analog Devices