Batterieverwaltungssystemen

Batterieverwaltungssysteme (BMS) sind elektronische Systeme, die Batteriepakete überwachen, steuern und schützen, um Sicherheit, Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit von Energiespeichern zu gewährleisten.

Zu den Kernaufgaben gehören die Überwachung der Zellenspannungen, Temperaturen und Ströme, die Schätzung von Ladezustand (SOC) und Zustand der Gesundheit (SOH) sowie Schutzfunktionen gegen Überladung, Tiefentladung, Kurzschluss und Hitze. Das BMS balanciert Zellen, steuert Lade- und Entladungsprozesse und sammelt Diagnosedaten für Wartung und Fehleranalyse. Zudem liefert es Statusinformationen an das Fahrzeug- oder Gebäudesteuergerät und sorgt für sichere Kommunikation mit Ladeeinrichtungen und Antriebssteuerungen.

Architektur und Hardware können zentralisiert, dezentral oder modular aufgebaut sein. Typische Bausteine sind Mikrocontroller oder System-on-Chip, Mess-AD-Wandler, Batteriesensoren, Sicherheits-ICs und Kommunikationsschnittstellen (CAN, LIN, Ethernet). Die Software umfasst SOC- und SOH-Algorithmen (z. B. Coulomb counting, Kalman-Filter), Balancing-Logik, Schutz- und Diagnostikfunktionen sowie Log- und Telemetriefähigkeiten.

Anwendungen finden sich vor allem in Elektromobilität, stationären Energiespeichern und tragbaren Geräten. BMS müssen oft mit verschiedenen Zellchemien arbeiten, insbesondere Li-Ion-, LiFePO4- und NMC-Systemen, und tragen wesentlich zur Sicherheit, Reichweite und Lebensdauer von Batteriesystemen bei.

Sicherheit und Normen: BMS unterliegen Anforderungen der funktionalen Sicherheit, insbesondere in der Automobilindustrie (z. B. ISO 26262) sowie branchenspezifischen Prüfvorschriften. Zukünftige Entwicklungen fokussieren sich auf verbesserte SOC/SOH-Modelle, fortschrittliches Balancing, bessere Integration in Thermomanagement-Systeme und Unterstützung mehrerer Zellchemien.