Was ist Batteriesystemsteuerung?

Diese Frage wird häufig gestellt, wenn Beschaffungsteams Angebote vergleichen. Sie sehen sich zwei 48-V-400-Ah-Akkus an, sehen auf beiden Datenblättern die gleichen Zellen und fragen sich, warum einer 30 % mehr kostet. Die Antwort liegt fast immer im Steuerungssystem. Aber das ist schwer zu verkaufen, weil man einen Steuerungsalgorithmus nicht fotografieren kann.

Die Steuerung des Batteriesystems ist die Logik, die koordiniert, wie ein Akku funktioniert,-wann er das Laden zulässt, wie er die Kontakte steuert, ob er die Zellen ausgleicht und wie er auf die Temperatur reagiert. Die Zellen sind zu diesem Zeitpunkt Waren. CATL, EVE, CALB-sie sind alle gute LFP-Zellen. Ob eine Packung bei gleicher Nutzung 3.000 Zyklen oder 1.500 Zyklen durchhält, hängt vor allem davon ab, wie diese Zellen verwaltet werden.

 

Was eigentlich schief geht

Hier ist etwas, das die Menschen immer noch überrascht. Lithiumzellen können nicht unter 0 Grad geladen werden. Nicht „sollte nicht sein“-kann nicht, ohne Schaden. Was passiert, ist, dass sich die Lithiumionen im kalten Zustand nicht richtig in die Graphitanode einlagern können. Stattdessen bilden sie sich an der Oberfläche als metallisches Lithium aus. Dies ist dauerhaft. Die Zelle sieht gut aus, lässt sich gut laden und funktioniert monatelang einwandfrei. Dann kommt es zu einem Kapazitätsverlust, der sich beschleunigt, und schließlich zu internen Kurzschlüssen durch Dendritenwachstum.

Das BMS muss also die Temperaturbegrenzung durchsetzen. Wenn Sie im Winter Gabelstapler in einem Kühllager oder auf Außenhöfen betreiben, muss das Paket eine Ladung unterhalb des Schwellenwerts ablehnen. Nicht nur warnen-eigentlich ablehnen. Wir stellen unseren Ladegrenzwert auf -10 Grad ein, mit reduziertem Strom zwischen -10 Grad und 0 Grad. Einige günstigere Systeme verfügen überhaupt nicht über diesen Schutz.

Kühllager und Tiefkühllogistik sind hierfür am schlechtesten geeignet. Packs, die in Tiefkühlumgebungen ein- und ausgehen und in unbeheizten Laderampen aufgeladen werden. Die Betreiber denken nicht darüber nach, da Blei-säure diese Einschränkung nicht hatte.

Der ausgleichende Teil

 

Das frustriert mich, weil es so reparabel ist. Sie können Zellen der Güteklasse A- von einem renommierten Hersteller von LiFePO4-Industriebatterien kaufen, sie perfekt zusammenbauen und trotzdem ein mittelmäßiges Paket erhalten, weil das Gleichgewicht fehlt.

 

Das Problem liegt in der Fertigungstoleranz. Zellen aus derselben Produktionscharge variieren in der Kapazität um 1-3 %. Das ist einfach die Realität. In einer Serienzeichenfolge begrenzt die Zelle mit der niedrigsten -Kapazität die Entladung (erreicht zuerst den leeren Zustand) und die Zelle mit der höchsten Kapazität begrenzt den Ladevorgang (erreicht zuerst den vollen Wert). Ohne Ausgleich verbrauchen Sie vielleicht 90 % der tatsächlichen Packkapazität. Und diese schwache Zelle wird mit jedem Zyklus stärker beansprucht, altert schneller und wird schwächer. Positive Rückkopplungsschleife.

 

Beim passiven Ausgleich wird überschüssige Ladung über Widerstände (typischerweise . 50-100mA) abgeführt. Wenn eine Zelle den anderen 50 mAh voraus ist, dauert die Korrektur eine Stunde. Gut geeignet zum Aufladen über Nacht. Aber Materialtransportgeräte werden nicht über Nacht aufgeladen{5}}Sie laden in Pausen zwischendurch auf, arbeiten in mehreren Schichten und halten die LKWs in Bewegung. Passives Balancing kann da nicht mithalten.

Beim aktiven Ausgleich wird Energie zwischen den Zellen transportiert. Höhere Ströme, keine Energieverschwendung. Unsere Packs betreiben Active Balancing auf 1A+, weil die Anwendungen es erfordern.

Die Logik verfolgt die durchschnittliche Spannung über alle Zellen hinweg -bis zu 160 in den größeren Paketen- und markiert Zellen, die vom Mittelwert abweichen. Der Ausgleich wird während des Ladevorgangs oberhalb einer durchschnittlichen Zellenspannung von 3,7 V aktiviert, wenn keine Fehlerflags vorhanden sind. Wenn sich eine Zelle dem Durchschnitt von 10 mV nähert, verlässt sie die Ausgleichswarteschlange.

Der Unterschied zeigt sich in der langfristigen Kapazitätserhaltung. Akkus mit gutem aktivem Balancing bleiben über Tausende von Zyklen innerhalb einer Zell-zu-Varianz von 20 mV. Akkus ohne diese Funktion driften innerhalb eines Jahres auf eine Abweichung von über 100 mV, was eine deutlich reduzierte nutzbare Kapazität bedeutet.

 

Thermische Reaktion

Jeder kennt die Abschaltung bei hohen Temperaturen: Warnung bei 55 Grad, Abschaltung bei 60 Grad. Der nützlichere Teil ist, wie Sie reagieren, ohne nur die Ausrüstung zu zerstören.

Ein Gabelstapler in der Mitte eines Lagers mit einer Last auf den Gabeln sollte nicht einfach abschalten, weil die Temperatur einen Grenzwert erreicht. Das ist gefährlich. Was Sie wollen, ist eine progressive Leistungsreduzierung-Reduzieren Sie die Stromgrenzen, wenn die Temperatur steigt, lassen Sie den Bediener die unmittelbare Aufgabe bei reduzierter Leistung beenden und erzwingen Sie dann eine Abkühlphase-.

Unsere Thermologik überwacht mehrere Punkte pro Modul, da der Temperaturgradient innerhalb eines Pakets unter hoher Last 15 Grad erreichen kann. Ein Sensor für die gesamte Packung sagt Ihnen nichts Nützliches. Wenn ein Modul ständig 10 Grad heißer läuft als die anderen, ist das normalerweise ein erhöhter Innenwiderstand in diesen Zellen-ein Frühwarnsignal für ein sich entwickelndes Problem. Wir markieren Unterschiede über 10 Grad zur Untersuchung.

Die Ansprechschwellen sind geschichtet: über 45 Grad Ladestrom reduzieren. Über 55 Grad Warnung und Leistungsreduzierung. Über 60 Grad, kontrollierte Abschaltsequenz. Über 65 Grad wird der Rucksack als fehlerhaft gekennzeichnet und wartet auf die Inspektion. Jeder Schritt bietet dem Bediener Informationen und Optionen, anstatt nur die Leistung zu unterbrechen.