Batterie-Management-Systeme (BMS)
Wir entwickeln und fertigen Elektronik-Module zur Steuerung/Überwachung von Li-Ion Speichern verschiedener Anwendungen. Derartige Module werden auch als Batterie-Management-Systeme oder kurz BMS bezeichnet. Li-Ion Speicher erfordern entsprechende Management-Systeme zur Nutzung ihres vollen Potentials, zum Schutz gegen Überladung und Tiefentladung, zum sicheren Betrieb und als Schnittstelle zu anderen Systemen. Die Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Lebensdauer der Li-Ion Speicher ist im Wesentlichen von der Wirksamkeit des BMS abhängig.
Eigenschaften unserer BMS
- Steuerung und Überwachung jeder einzelnen Li-Ion Zelle durch präzises Balancing mit Tiefentlade- und Überladeschutz (anpassbar an spezifische Anforderungen und Kundenwünsche)
- Kaskadierbare Master-Slave-Topologie für Leistungsspeicher bis 1.000 V und 1 MWh durch serielle und parallele Verschaltung von Zellen bzw. Zellsträngen
- Umfassendes Sicherheitskonzept mit Konfigurations- und Fehlerspeicher
- geringer Energieverbrauch auch bei langer Lagerzeit des Batteriesystems
- galvanisch isolierte Ein- und Ausgänge
- Temperaturmessung und -überwachung entsprechend konstruktivem Aufbau
- Sichere Kommunikation über CAN-Bus und andere Schnittstellen
- Umfassendes Monitoring und Diagnosetool mit grafischer Bedienoberfläche
BMS und Tools aus unserem Sortiment (nicht mehr lieferbar)
- BMS für Li-Ion Starter-Batterien
- BMS für Li-Ion Akku-Packs
- Modulares BMS für Li-Ion Speicher-Batterien
- Modulares BMS für Li-Ion Leistungsspeicher
- Monitoring / Diagnosetools (Diagnosetool BMS – Monitor, BMS Modulscanner)
Funktionen Diagnosetool BMS – Monitor:
- Monitoring
- Protokollierung
- Kommunikation
Funktionen BMS – Modulscanner:
- Parametrierung Grenzwerte BMS-Modul
- Auslesen Modulkenndaten / Fehlerereignisse aus InfoFlash
- Zugriff Flash-Speicher per JTAG-Interface
BMS für Li-Ion Starter-Batterien (nicht mehr lieferbar)
System für 4-Zellen-Batterie
Funktionen:
- Zellspannungsüberwachung für 4 Li-Ion Zellen (Auflösung 1,5 mV/Bit, Messfehler max. 0,25%
- Passiver Zellausgleich,
- Zellenausgleichströme 200…450 mA,
- Tiefentlade- / überlade – Monitoring (Signalisierung relevanter Schwellen),
- Zwei potentialfreie Schaltausgänge für Tiefentlade- / Überladesignalisierung,
- Temperaturmessung „on Chip“ und 2 externe Temperatursensoren,
- Aktiv- / Sleep – Modi für geringen Stromverbrauch,
- Verpolschutz Jump-Start,
- Konfigurations- / Fehlerspeicher,
- Echtzeituhr (RTC) für Systemzeit,
- LIN-Bus für Diagnose / Kommunikation
BMS für Li-Ion Akku-Packs (nicht mehr lieferbar)
System für Li-Ion-Batterien bis 48 V
Funktionen:
- Zellspannungsüberwachung für max. 12 Li-Ion Zellen (Auflösung 1,5 mV/Bit, Messfehler max. 0,25 %),
- Passiver Zellausgleich,
- Zellenausgleichströme 200…450 mA,
- Tiefentlade- / überlade – Monitoring (Signalisierung relevanter Schwellen),
- Zwei potentialfreie Schaltausgänge für Tiefentlade- / Überladesignalisierung,
- Temperaturmessung „on Chip“ und 2 externe Temperatursensoren
- Aktiv- / Sleep – Modi für geringen Stromverbrauch,
- Verpolschutz Jump-Start
- Konfigurations- / Fehlerspeicher,
- Echtzeituhr (RTC) für Systemzeit,
- LIN-Bus für Diagnose / Kommunikation,
- Separater Anschluss für IBS-Stromsensor
Modulares BMS für Li-Ion Speicher-Batterien (nicht mehr lieferbar)
System für Li-Ion Speicher-Batterien bis 170 V
Funktionen:
- Zell- und Stringspannungsüberwachung für max. 48 Li-Ion Zellen (Auflösung 1,5 mV/Bit, Messfehler max. 0,25 %),
- Vereinfachte Master-Slave-Topologie mit max. 4 Modulen,
- Passiver Zellausgleich,
- Zellenausgleichströme 200…450 mA,
- Tiefentlade- / überlade – Monitoring (Signalisierung relevanter Schwellen),
- Zwei potentialfreie Schaltausgänge für Tiefentlade- / Überladesignalisierung,
- Temperaturmessung je Modul „on Chip“ und 2-8 externe Temperatursensoren (je nach Anzahl der Module),
- Aktiv- / Sleep – Modi für geringen Stromverbrauch,
- Verpolschutz Jump-Start,
- Konfigurations- / Fehlerspeicher,
- Echtzeituhr (RTC) für Systemzeit,
- LIN-Bus für Diagnose / Kommunikation,
- Separater Anschluss für IBS-Stromsensorik
Modulares BMS für Li-Ion Leistungsspeicher
System für Li-Ion Leistungsspeicher bis 1.000 V
Funktionen:
- Aufbau in Master-Slave-Topologie mit 1 Master-Modul und maximal 32 Slave-Modulen
- Überwachung von maximal 384 Zellen möglich
- Serielle und/oder parallele Verschaltung der Zellen innerhalb eines Speichers möglich
Master-Modul
- System on Chip (SoC) FPGA mit ARM Cortex-M3 Prozessor
- Optional 16 MByte Flash und 4 MByte SRAM
- Versorgungsspannung 9 – 36 V DC
- 2x galvanisch getrennte CAN-Schnittstellen
- 4x Modbus mit RS485
- 8x optisch isolierte Eingänge
- 8x optisch isolierte Schaltausgänge
- 2x galvanisch getrennte analoge Eingänge zur Spannungsmessung bis 1.000 V
Slave-Modul
- Zellspannungsüberwachung für minimal 4 bis maximal 12 Li-Ion Zellen
- Passiver Zellausgleich mit Ausgleichsströmen bis ca. 500 mA Onboard ohne oder bis ca. 4 A mit Kühlung
- Tiefentlade- und Überlade – Monitoring
- Temperaturmessung je Modul „Onchip“ und 2 externe Temperatursensoren (NTC-Widerstände)
- Aktiv- / Sleep – Modi für geringen Stromverbrauch
- Konfigurations- / Fehlerspeicher
- Echtzeituhr (RTC) für Systemzeit
- Verpolschutz Jump-Start
- Datenspeicher 32 MBit zur Speicherung der Konfigurations-, Analyse- und Fehlerdaten
- Modbus über galvanisch getrennte RS485 zum Master-Modul
- Slave-Modul auch autark mit eingeschränkter Funktionalität nutzbar
Monitoring / Diagnosetool für unsere BMS
Für Inbetriebnahme und Tests steht für jede Variante unserer BMS-Module ein angepasstes Monitoring und Diagnosetool zur Verfügung.
Diagnose – Funktionen:
- Monitoring
Zellspannungen der angeschlossenen Li-Ion Zellen mit 1,5 mV Auflösung,
Ladezustand der Zellen (rot=Überspannung; grün=o.k.; blau=Balancieren; gelb=Unterspannung),
Anzeige Gesamtspannung des Strings,
Spannungsverlauf jeder Zelle (graphisch) in Blöcken,
Anzeige Gesamtstrom Ladung / Entladung,
Logikzustände der Register des „Balancingbausteins“,
Temperaturmessung an 2 Stellen des Strings,
Konfiguration
Anzeige der Register des Balancing-Bausteins,
Anzeige Unter- / Überspannungsschwellen,
Datum / Uhrzeit der Echtzeituhr (RTC) setzen (falls vorhanden) - Protokollierung
Manuelle Speicherung der zeitlichen Spannungsverläufe als Bilddatei,
Zyklische Speicherung aller erfassten Messwerte mit Fehler-/Statusinformationen - Kommunikation
BMS - USB-Port PC über Schnittstellenkonverter
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Dipl.-Ing. (FH) Matthias Niwa
Leiter Forschung & Entwicklung
- Dipl.-Ing. (FH) Matthias Niwa
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