Batteriemanagementsysteme für Automotiveanwendungen (Lithium-Ionen-Batterien)

Die Fortbewegungsmittel der Zukunft fahren elektrisch (Elektromobilität). Elektrofahrzeuge mit Lithium-Ionen Akkus sind derzeit angesagt. Insbesondere im Automotive-Bereich ist daher der Einsatz von Batteriesystemen (Batterien) zunehmend verbreitet. Ein jedes Batteriesystem (Akku) benötigt ein Batteriemanagementsystem (BMS), dessen Ziel die optimale Nutzung des Batteriespeichersystems ist zur Erlangung einer möglichst großen Reichweite und einer langer Lebensdauer. Zur Erreichung dieses Ziels bestimmt das BMS diverse Zustände des Batteriesystems (der Batteriezellen) angefangen vom Ladezustand (State of Charge, SOC) über den Alterungszustand (State of Health, SOH) bis zur Restlebensdauer (Remaining Useful Life, RUL) oder dem Sicherheitszustand (State of Safety, SOS) der Batterie. Die Bestimmung dieser Zustände erfolgt über ausgefeilte Algorithmen, die entweder modell- oder datenbasiert arbeiten. Aus den ermittelten Messdaten, die durch dem BMS untergeordnete Module ermittelt werden, und den im BMS bestimmten und prädizierten Zuständen wird eine Betriebsstrategie abgeleitet. Sie wird durch die Steuerung des Lademanagements, des thermischen Managements, der Umrichter und des Ausgleichssystems (Balancing-Systeme) des Batteriespeichers umgesetzt. Doch schon das Design des Systems, vom Hardwarekonzept des Gehäuses über die Kontaktierung bis hin zur Anordnung der Zellen beeinflusst die endgültige Performance des Gesamtsystems. Insgesamt bilden die Bausteine wie die Zustandsbestimmung, die Messtechnik, das Verschaltungskonzept, das Balancing-System, das thermische Management und das grundsätzliche Konzept die Basis eines funktionierenden Batteriemanagementsystems.