Neues Batteriemanagementsystem macht Elektrofahrrad-Akkus noch zuverlässiger

Halbleiterhersteller AMS hat für den Einsatz an Elektrofahrrädern ein innovatives Referenzdesign für ein controllerloses Ladungsausgleichs- und Spannungsüberwachungssystem entwickelt. Das System soll künftig Einiges an Kosten beim Bau von Batteriemanagementsystemen (BMS) sparen.

Das Referenzsystem ist in der Lage die Zellen von Lithiumbatterien an Elektrofahrrädern präzise zu überwachen und den Ladungsausgleich zwischen den Zellen zu steuern. Ein Mikrocontroller ist dabei überflüssig. Im Vergleich zu gängigen Lösungen können Hersteller so künftig Materialkosten sparen und das Design vereinfachen.

Die auf zwei intelligenten Zellenüberwachungs-ICs basierende Lösung ist für 48-V-Batterien bis hin zu 14 Lithium-Ionen-Zellen ausgelegt und kommt mit sehr wenigen externen Bauteilen aus.

Die beiden ICs sorgen beim Laden für einen passiven Ladungsausgleich zwischen den Zellen und überwachen stetig Temperatur und Spannung der Zellen.

Herkömmliche Batteriemanagementsysteme sammeln diese Daten ohne lokale Intelligenz und übertragen die Messwerte über eine serielle Kommunikationsverbindung an einen dedizierten Mikrocontroller, der die nötigen Sicherheits- und Schutzfunktionen, wie Über- und Unterspannungsschutz oder Übertemperaturabschaltung und die Steuerung des Ladungsausgleichs übernimmt.

Diese Funktionen werden bei der Entwicklung von AMS von der internen Logik übernommen. Auch die für den passiven Ladungsausgleich benötigten Mosfets (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) sind im IC enthalten. Zellen, deren Spannung die vorher vom Anwender programmierte Referenz-Schwellenspannung überschreiten, werden über den Mosfet so weit wie nötig entladen, bis bei allen Zellen diese Schwellenspannung erreicht ist und die Batterie voll geladen ist.

Wird ein Überspannungs-, Unterspannungs- oder Übertemperaturzustand erkannt, löst ein Interruptsignal an den Motorsteuerungs-IC die Sicherheitsabschaltung aus. AMS hat bereits mit der Serienfertigung begonnen.

Batteriemanagementsystem von AMS am E-Bike
Batteriemanagementsystem von AMS am E-Bike

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