Die Automobilindustrie favorisiert langfristig seit vielen Jahren Lithium-Ionen (LiIon)-Batterien gegenüber den derzeit in Hybridfahrzeugen eingesetzten Nickel-Metall-Hydrid (NiMH)-Akkus. Ein bis zu dreimal höherer Energieinhalt bei gleichem Gewicht, eine geringere Selbstentladung und schnellere Aufladung zählen zu den Gründen. Die Hochvoltbatterie (450 V ist ein Maßstab) setzt sich aus einem Paket mehrerer in Reihe und parallelgeschalteter Zellen zusammen. Hersteller von Akkupacks beschreiben ihre Anordnungen üblicherweise mit Abkürzungen wie 3 P 50 S. Diese Abkürzung steht für drei Zellen in Parallelschaltung und 50 Zellen in Serienschaltung. Bei einer großen Zahl in Serie geschalteter Zellen ist eine modulare Architektur für das Batteriemanagement sinnvoll. Eine Reihenschaltung mit bis zu zwölf Zellen wird zum Beispiel in einer 3-P-12-S-Anordnung zu einem Block kombiniert. Diese Zellen werden dann von einer elektronischen Schaltung mit einem Mikrocontroller im Herzen des Blocks überwacht und ausbalanciert. Die Ausgangsspannung eines Blocks hängt dabei von der Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen und der Spannung der Zellen ab. Die Spannung von Lithium-Ionen-Batterien beträgt im Allgemeinen 3,3 bis 3,6 V. Dadurch ergibt sich eine Gesamtspannung von 30 bis 45 V pro Block. Um den Ladezustand der Zellen zu managen, muss zunächst die Spannung der einzelnen Zellen gemessen werden. Da nur Zelle Nummer 1 innerhalb des ADC Bereichs des Mikrocontrollers arbeitet, kann die Spannung aller übrigen Zellen des Blocks nicht direkt erfasst werden. Eine mögliche Losung wäre eine Schaltung mit Differentialverstärkern, die aber die Spannung des gesamten Batterieblocks aushalten mussten. Die Vorteile der neuen Lithium-Ionen-Batterien können nur mit einem leistungsfähigen Batteriemanagement-System genutzt werden. Ein aktives Ladungsausgleichssystem ist wesentlich leistungseffizienter als das klassische passive Verfahren. Der Einsatz eines relativ einfachen Transformators ist eine intelligente Losung, trotzdem die Materialkosten niedrig zu halten. Infineons Automotive System Engineering Team entwickelte ein Elektro-Cart, das die Funktion der Elektronik eines Hybridfahrzeugs demonstriert - ausgestattet mit einem Hochvolt-Lithium-Ionen-Batterie-Paket. Ein Batteriemanagement-System sorgt für einen intelligenteren und effizienteren Ladungsausgleich zwischen einer Vielzahl von Einzelzellen - im Vergleich zu konventionellen und simplen Verfahren, bei denen Ladungsausgleich durch energievernichtenden Ladungsabbau stattfindet.


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    Title :

    Aktiver Ladungsausgleich für Lithium-Ionen-Batterien


    Additional title:

    Active storage adjustment for lithium ion batteries


    Contributors:

    Published in:

    ATZ-Elektronik ; 3 , 2 ; 62-66


    Publication date :

    2008


    Size :

    5 Seiten, 5 Bilder



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Print


    Language :

    German




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