Elektrische Antriebssysteme, die von Batterien betrieben werden, gewinnen an Bedeutung in der Elektrofahrzeugindustrie, einschließlich elektrischer Autos und Elektrofahrräder (E-Bikes).. Diese Fahrzeuge sind auf Batteriepacks angewiesen, die immer mit einem optimalen elektronischen Schutzschaltung verwendet werden müssen, um Überladungen oder übermäßigen Verbrauch der Zellen zu verhindern.
Das Design der richtigen Schaltung ist entscheidend, um die Langlebigkeit der Batterien zu gewährleisten. Für einen Lithium-Ionen-Batteriepack mit hohem Spannungsniveau muss ein Batteriemanagementsystem (BMS) entwickelt werden, das die Leistung jeder Zelle überwacht und sicherstellt, dass die Batterie ordnungsgemäß funktioniert.
Ein BMS (Battery Management System) ist ein elektronisches System, das die zentrale Steuerung von Lithium-Ionen-Batteriepacks ermöglicht, die aus organisierten Zellen in einer Matrix bestehen. Ebenso überwacht es den Zustand der Batterien, berichtet alle Daten, kontrolliert die Umgebung und sorgt für ein ausgewogenes Arbeiten der Batterie.
Zu den wichtigsten Funktionen des BMS gehören:
Durch verbesserte Leistung und Lebensdauer der Batterie optimiert das BMS die Lebensdauer und Kapazität der Batterie, gewährleistet einen effizienten und langanhaltenden Betrieb.
Die zweite Funktion besteht darin, die Sicherheit und den Schutz zu verbessern. Das BMS verhindert Überladung und übermäßige Entladung, überwacht die Batterietemperatur und priorisiert somit die Sicherheit.
Verbesserung der Effizienz der Batterie und der Energielieferung: Das BMS gewährleistet optimale Lade- und Entladeprozesse, was zu einer effizienten Energienutzung und einer gleichbleibenden Leistung führt.
Es übernimmt auch die Überwachung der Batterie: Es schätzt den Ladezustand (SoC) und den Gesundheitszustand (SoH) während des Lade- und Entladevorgangs.
Und schließlich, eine bessere Echtzeitüberwachung des Batteriezustands zu gewährleisten, wodurch die Verwaltungskapazitäten der Batterie verbessert werden.
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Ein BMS-System besteht aus zwei Komponenten:
Beide Komponenten sind in Modulen gekapselt, die über ein komplexes Kabelnetzwerk mit den Zellen verbunden sind.
Das Schutzschaltungmodul der Batterie ist eine kritische Komponente des BMS.
Es besteht aus einem Balancierkreis sowie zusätzlichen Schaltungen, die zum Schutz der Batterie vor Überladung, übermäßiger Entladung und hohen Temperaturen entwickelt wurden. Diese Schutzmaßnahmen sind entscheidend, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb der Batterie zu gewährleisten, da sie verhindern, dass die Batterie außerhalb ihrer Sicherheitsgrenzen betrieben wird. Das Schutzschaltungsmodul überwacht kontinuierlich die Spannung, den Strom und die Temperatur der Batterie und ergreift korrektive Maßnahmen, wenn einer dieser Parameter die Sicherheitsgrenzen überschreitet.
Das Design und die Konstruktion eines maßgeschneiderten BMS erfordert fortgeschrittene Kenntnisse in PCB-Design, Elektronikengineering und Programmierung. Deshalb ist es entscheidend, die Unterstützung eines erfahrenen Anbieters in Anspruch zu nehmen.
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REGNER ist ein verlässlicher und erfahrener Partner für elektronische Lösungen. Unsere Ingenieure in Forschung und Entwicklung, Produktion und Qualitätskontrolle können fortschrittliche, ultraleichte, robuste und zuverlässige Lösungen entwickeln.
Es gibt mehrere Faktoren, die unsere Ingenieure bei der Prüfung und Auswahl von Lithium-Ionen-Zellen berücksichtigen:
Beginnend mit der Kapazität bzw. Energie, die sich auf die Menge an Ladung bezieht, die eine Zelle bei einer bestimmten Spannung speichern und abgeben kann. Ausgedrückt in Amperestunden (Ah) oder Wattstunden (Wh). Mehr Energie bedeutet eine längere Reichweite für das E-Bike.
Die Entladerate, die angibt, mit welcher Geschwindigkeit eine Zelle Strom bei einer bestimmten Spannung liefern kann, gemessen in Ampere (A) oder C-Rate. Eine höhere Entladerate ermöglicht eine schnellere Beschleunigung und bessere Leistung beim Bergauffahren.
Drittens die Energiedichte, die angibt, wie viel Energie eine Zelle pro Volumen- oder Masseneinheit speichern kann. Gemessen in Wattstunden pro Liter (Wh/L) oder pro Kilogramm (Wh/kg). Je höher die Dichte, desto leichter und kompakter können die Batterien sein.
Die Lebensdauerzyklen, das ist die Anzahl der vollständigen Lade- und Entladezyklen, bevor die Kapazität unter 80% ihres ursprünglichen Wertes fällt. Ein längeres Lebenszyklus bedeutet eine höhere Haltbarkeit.
Zu guter Letzt legen unsere Ingenieure besonderen Wert auf die Sicherheit, die sich darauf bezieht, wie gut eine Zelle Schäden widerstehen kann, ohne Feuer oder Explosionen zu verursachen. Die Sicherheit hängt von der Chemie und der Struktur der Zelle sowie von den eingebauten Schutzmechanismen ab.
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Unsere Ingenieure unterziehen die elektrischen Batterien einer Reihe von Qualitätsprüfungen, um deren Sicherheit, Leistung und Haltbarkeit zu gewährleisten, darunter:
Bei REGNER sind wir uns der Risiken bewusst, die mit Lithium-Ionen-Batterien verbunden sind, wie Überhitzung, Kurzschlüsse und Brände. Deshalb haben wir in unserem Werk in Aiguaviva strenge Sicherheitsmaßnahmen implementiert und unser Personal entsprechend geschult.
Die Produktion von BMS für Elektrofahrräder erfordert sorgfältige Ausführung, um optimale Leistung, Sicherheit und Haltbarkeit zu gewährleisten. Der gesamte Prozess muss reibungslos und ohne Zwischenfälle ablaufen, was in der Lieferung von Produkten höchster Qualität resultiert.
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Das Design des richtigen Schaltkreises ist entscheidend, um die Langlebigkeit der Batterien sicherzustellen. Ein Batteriemanagementsystem muss entwickelt werden.
