Anpassungsentwicklung eines Battery Management Systems
Ein Batterie-Management-System (BMS) ist eine elektronische Schaltung, die wiederaufladbare Batterien überwacht und steuert. Das BMS sorgt für die Sicherheit und Langlebigkeit der Batterie, wie z.B. den Schutz vor Tiefentladungen, Überspannung usw. und zeigt den Funktionszustand der Batterie in Form von Ladezustand (SOC) und Gesundheitszustand (SOH) an.
Herausforderung
Die größte Herausforderung bei der Entwicklung von BMS besteht darin, eine genaue und verlässliche Bestimmung des Ladezustands zu erhalten, der für die Leistung und Langlebigkeit der Batterie entscheidend ist. Eine weitere Herausforderung für das BMS ist die exakte und schnelle Überwachung und der Schutz der Batterie. Beispielsweise verringert eine Überspannung die Effizienz und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien, während eine Unterspannung zu Kurzschlüssen oder Durchschlägen im Elektrodenmaterial führen kann.
Herangehensweise
Es wurde eine foxBMS-Open-Source-PCB verwendet und hauptsächlich die redundanten Sekundärkreise entfernt. Die Schaltpläne und das Layout wurden durch eine Neupositionierung der Komponenten angepasst und die Leiterbahnen wurden redesignend. Zur Validierung des neuen Designs wurden Kompilierungs- und Designregelprüfungen durchgeführt. Der gesamte Designprozess wurde mit Altium/Eagle-Software umgesetzt.
Für den SOC-Algorithmus wurden die Zellen zunächst bei verschiedenen Temperaturen, C-Raten etc. charakterisiert und wichtige Batterieparameter, d.h. Leerlaufspannung (OCV), Innenwiderstand, Kapazität etc. gemessen.
Lösung
In Bezug auf die Hardware wurde die Größe der Leiterplatte für die Slave-Einheit um ca. 30% reduziert.
Im Hinblick auf die Software-Entwicklung und basierend auf den gesammelten Daten wurden Temperatur- und Kapazitätskorrekturfaktoren berechnet und ein fortschrittlicher SOC-Algorithmus entwickelt, der genauere Ergebnisse als der Standard-SOC-Algorithmus, der die Coulomb-Zählmethode verwendet, liefert.
