Smart Batteries

Was ist eine Smart Battery?

Eine Smart Battery besteht aus einem Verbund mehrerer Lithium-Ionen-Batteriezellen ein sogenanntes Batteriemanagementsystem (BMS) verfügt, welches umfangreiche Diagnose- und Schutzfunktionen bietet.

Das BMS ermöglicht die Übermittlung von Zustandsdaten der Batterie, wie Spannung, Strom und Temperatur, an eine übergeordnete Steuereinheit. Mit einem integrierten Mikrocontroller können zusätzlich algorithmisch berechnete Werte wie der Ladezustand (State of Charge, SoC), die Leistungsfähigkeit und der Alterungszustand der Batterie (State of Heatlh, SoH) ausgegeben werden.

Ein entscheidender Aspekt der Smart Battery ist der Schutz der Batteriezellen vor schädlichen Betriebszuständen wie:

  • Überladung,
  • Tiefentladung,
  • Überhitzung,
  • hohen Strömen
  • hohen Ladeströmen bei niedrigen Temperaturen.

Hierfür verfügt die Batterie über Schutzmechanismen, die den Stromfluss bei kritischen Grenzwerten unterbrechen. Diese Funktion wird von mechanischen Relais, MOSFET-Schaltern (Solid State Relais, SSR) oder pyrotechnischen Trennern (Pyrofuses) übernommen.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten von Smart Batteries

Die meisten mehrzelligen Batteriepacks entsprechen den Merkmalen einer Smart Battery. Sie finden Anwendung in:

  • Haushaltsgeräten und elektrischen Werkzeugen, die mit Schutzbeschaltungen und Ladezustandsanzeigen ausgestattet sind.
  • Fahrzeugen und Hausspeichern, die größere Batteriesysteme erfordern.
  • Tragbaren Computern wie zum Beispiel Laptops

Der Begriff Smart Battery stammt ursprünglich aus der Modellbau- und Drohnentechnik, um sie gegenüber einfachen Batteriepacks ohne Überwachungselektronik abzugrenzen.

 

 

Funktionen einer Smart Battery

Schutzfunktionen

  • Schutz vor Überladung
  • Schutz vor Tiefentladung
  • Schutz vor Überhitzung
  • Schutz vor hohen Strömen
  • Schutz vor Ladeströmen bei niedrigen Temperaturen

Diagnosefunktionen

  • Ladezustand (SoC in %)
  • Restenergiegehalt (in Ah oder Wh)
  • Lebensdauerstatistik (Betriebsstunden- und Zyklenzähler)
  • Ergebnisse des internen Selbstchecks
  • Wartungsbedarf und Lebensdauerende

Regel- und Steuerfunktionen

  • Algorithmengestützte Regelung des Ladevorgangs
  • Steuerung des Zellausgleichs (Balancing)
  • Zuschaltung des Hauptschalters nach erfolgreichem Systemcheck
  • Verwaltung mehrerer Batterien

 

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