BatteriemanagementSysteme

Batteriemanagementsysteme (BMS) sind elektronische Systeme, die in wiederaufladbaren Batteriepaketen die Funktionen der Überwachung, Regelung und Sicherheit übernehmen. Sie optimieren Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Batterien in Anwendungen wie Elektrofahrzeugen, stationären Energiespeichern und tragbarer Elektronik.

Zu den Kernaufgaben gehören die Überwachung der Zellspannungen, Zellströme und Temperaturen, die Schätzung des Ladezustands (SoC) und der verbleibenden Kapazität (SoH), sowie das Ausgleichen der Zellspannungen. Darüber hinaus bietet der BMS Schutzfunktionen vor Über- und Unterspannung, Überstrom, Übertemperatur und Kurzschluss und steuert das thermische Management des Packs.

Typische Bauformen sind zentrale, verteilte oder modulare BMS-Architekturen. Das System besteht aus Sensoren, Balancern, einem Mikrocontroller oder SoC, Leistungselektronik und Kommunikationsschnittstellen. Zur Kommunikation mit dem Fahrzeug oder der Leittechnik kommen Protokolle wie CAN, LIN, SMBus oder I2C zum Einsatz. Balancing kann passiv oder aktiv erfolgen.

BMS werden überwiegend in Lithiumbatterien eingesetzt, insbesondere Li-Ionen- und LiFePO4-Zellen, je nach Anwendung mit unterschiedlichen Zellspannungen. Die Software implementiert Algorithmen zur SoC-/SoH-Schätzung, Zellbalancierung, Fehlerdiagnose und Sicherheitslogik. Sicherheits- und Qualitätsstandards wie ISO 26262 im Automobilbereich sowie branchenspezifische Normen regeln Anforderungen an Zuverlässigkeit, Brandschutz und Lebensdauer.

Wesentliche Herausforderungen sind die präzise Zustandsbestimmung bei Zellabnutzung, das Management von Wärme und Schnellladung sowie die Skalierbarkeit bei großen Packungen. Zukünftige Trends umfassen verteilte BMS-Architekturen, integrierte Diagnostik, cloudbasierte Überwachung und stärkere Integration in die Energie- und Fahrzeugsteuerung.