Ein BMS-Batteriemanagementsystem ist ein leistungsstarkes Werkzeug, um die Lebensdauer der Batterien einer Solaranlage zu verlängern. Es trägt außerdem dazu bei, die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Batterien zu gewährleisten. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Erklärung eines BMS-Systems und der Vorteile für den Anwender.
So funktioniert ein BMS-System
Ein BMS für Lithiumbatterien nutzt einen speziellen Computer und Sensoren, um die Funktionsweise der Batterie zu regeln. Die Sensoren prüfen Temperatur, Ladestrom, Batteriekapazität und mehr. Ein im BMS-System integrierter Computer führt anschließend Berechnungen durch, die das Laden und Entladen der Batterie regeln. Ziel ist es, die Lebensdauer des Solarbatteriespeichersystems zu verlängern und gleichzeitig einen sicheren und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.
Die Komponenten eines Batteriemanagementsystems
Ein BMS-Batteriemanagementsystem besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, die zusammenarbeiten, um eine optimale Leistung des Akkupacks zu erzielen. Die Komponenten sind:
Ladegerät
Ein Ladegerät speist den Akkupack mit der richtigen Spannung und Durchflussrate ein, um eine optimale Ladung zu gewährleisten.
Batteriewächter
Der Batteriemonitor besteht aus einer Reihe von Sensoren, die den Zustand der Batterien und andere wichtige Informationen wie Ladestatus und Temperatur überwachen.
Batterie-Controller
Der Controller steuert das Laden und Entladen des Akkupacks. Er sorgt dafür, dass der Strom optimal in den Akkupack ein- und ausströmt.
Anschlüsse
Diese Anschlüsse verbinden das BMS-System, die Batterien, den Wechselrichter und das Solarpanel. Sie stellen sicher, dass das BMS Zugriff auf alle Informationen des Solarsystems hat.
Die Funktionen eines BMS-Batteriemanagementsystems
Jedes BMS für Lithiumbatterien verfügt über einzigartige Funktionen. Die beiden wichtigsten Funktionen sind jedoch der Schutz und die Verwaltung der Batteriekapazität. Der Schutz des Batteriepacks wird durch elektrischen und thermischen Schutz gewährleistet.
Elektrischer Schutz bedeutet, dass das Batteriemanagementsystem abgeschaltet wird, wenn der sichere Betriebsbereich (SOA) überschritten wird. Der thermische Schutz kann eine aktive oder passive Temperaturregelung sein, um den Akku innerhalb seines SOA zu halten.
Das BMS für Lithiumbatterien ist auf maximale Kapazität ausgelegt. Ohne Kapazitätsmanagement wird ein Akkupack irgendwann unbrauchbar.
Die Anforderung an das Kapazitätsmanagement besteht darin, dass jede Batterie in einem Batteriepack eine leicht unterschiedliche Leistung aufweist. Diese Leistungsunterschiede machen sich vor allem in den Leckraten bemerkbar. Im Neuzustand kann ein Batteriepack optimale Leistung erbringen. Mit der Zeit vergrößert sich jedoch der Leistungsunterschied der Batteriezellen. Dies kann zu Leistungseinbußen führen. Die Folge sind unsichere Betriebsbedingungen für das gesamte Batteriepack.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das BMS-Batteriemanagementsystem die Ladung aus den am stärksten geladenen Zellen entfernt und so eine Überladung verhindert. Außerdem ermöglicht es den weniger geladenen Zellen, mehr Ladestrom zu erhalten.
Ein BMS für Lithiumbatterien leitet außerdem einen Teil oder fast den gesamten Ladestrom um die geladenen Zellen herum. Dadurch erhalten die weniger geladenen Zellen über einen längeren Zeitraum Ladestrom.
Ohne ein BMS-Batteriemanagementsystem würden die zuerst geladenen Zellen weiter aufgeladen, was zu einer Überhitzung führen könnte. Lithiumbatterien bieten zwar eine hervorragende Leistung, können aber bei zu hoher Stromzufuhr überhitzen. Eine Überhitzung einer Lithiumbatterie beeinträchtigt ihre Leistung erheblich. Im schlimmsten Fall kann dies zum Ausfall des gesamten Akkupacks führen.
Arten von BMS für Lithiumbatterien
Batteriemanagementsysteme können je nach Anwendungsfall und Technologie einfach oder hochkomplex sein. Sie alle zielen jedoch auf die Pflege des Akkupacks ab. Die gängigsten Kategorisierungen sind:
Zentralisierte BMS-Systeme
Ein zentralisiertes BMS für Lithiumbatterien verwendet ein einziges BMS-Batteriemanagementsystem für den Batteriesatz. Alle Batterien sind direkt mit dem BMS verbunden. Der Hauptvorteil dieses Systems ist seine Kompaktheit. Darüber hinaus ist es kostengünstiger.
Der Hauptnachteil besteht darin, dass alle Batterien direkt mit der BMS-Einheit verbunden sind und daher viele Anschlüsse für den Anschluss an den Akkupack erforderlich sind. Das Ergebnis sind viele Kabel, Anschlüsse und Verkabelungen. Bei einem großen Akkupack kann dies die Wartung und Fehlerbehebung erschweren.
Modulares BMS für Lithiumbatterien
Wie ein zentrales BMS ist das modulare System mit einem dedizierten Teil des Batteriepakets verbunden. Die modularen BMS-Einheiten sind manchmal mit einem Primärmodul verbunden, das ihre Leistung überwacht. Der Hauptvorteil besteht in der vereinfachten Fehlersuche und Wartung. Der Nachteil ist jedoch, dass ein modulares Batteriemanagementsystem höhere Kosten verursacht.
Aktive BMS-Systeme
Ein aktives BMS-Batteriemanagementsystem überwacht Spannung, Stromstärke und Kapazität des Akkupacks. Anhand dieser Informationen steuert es das Laden und Entladen des Systems und gewährleistet so einen sicheren und optimalen Betrieb des Akkupacks.
Passive BMS-Systeme
Ein passives BMS für Lithiumbatterien überwacht weder Strom noch Spannung. Stattdessen regelt es die Lade- und Entladerate des Akkupacks über einen einfachen Timer. Dieses System ist zwar weniger effizient, kostet aber deutlich weniger in der Anschaffung.
Die Vorteile der Verwendung eines BMS-Batteriemanagementsystems
Ein Batteriespeichersystem kann aus wenigen oder Hunderten von Lithiumbatterien bestehen. Ein solches Batteriespeichersystem kann eine Nennspannung von bis zu 800 V und eine Stromstärke von 300 A oder mehr aufweisen.
Eine unsachgemäße Handhabung eines solchen Hochspannungspakets kann zu schweren Katastrophen führen. Daher ist die Installation eines BMS-Batteriemanagementsystems wichtig, um den Akku sicher zu betreiben. Die wichtigsten Vorteile eines BMS für Lithiumbatterien sind:
Sicherer Betrieb
Bei mittelgroßen und großen Akkus ist der sichere Betrieb unerlässlich. Allerdings kann es auch bei kleinen Geräten wie Mobiltelefonen zu Feuer kommen, wenn kein geeignetes Batteriemanagementsystem installiert ist.
Verbesserte Zuverlässigkeit und Lebensdauer
Ein Batteriemanagementsystem stellt sicher, dass die Zellen im Batteriepack innerhalb sicherer Betriebsparameter verwendet werden. Dadurch werden die Batterien vor aggressiver Ladung und Entladung geschützt, was zu einem zuverlässigen Solarsystem führt, das jahrelang zuverlässig funktioniert.
Große Reichweite und Leistung
Ein BMS hilft, die Kapazität der einzelnen Einheiten im Akkupack zu verwalten. Es stellt sicher, dass die optimale Akkupackkapazität erreicht wird. Ein BMS berücksichtigt Schwankungen bei Selbstentladung, Temperatur und allgemeinem Verschleiß, die einen Akkupack unbrauchbar machen können, wenn sie nicht kontrolliert werden.
Diagnose und externe Kommunikation
Ein BMS ermöglicht die kontinuierliche Echtzeitüberwachung eines Akkupacks. Basierend auf der aktuellen Nutzung liefert es zuverlässige Schätzungen zum Zustand und zur voraussichtlichen Lebensdauer der Batterie. Die bereitgestellten Diagnoseinformationen stellen zudem sicher, dass größere Probleme frühzeitig erkannt werden, bevor sie katastrophale Folgen haben. Aus finanzieller Sicht kann es dazu beitragen, den Austausch des Akkupacks optimal zu planen.
Langfristig reduzierte Kosten
Ein BMS verursacht zusätzlich zu den hohen Kosten eines neuen Akkupacks hohe Anschaffungskosten. Die daraus resultierende Überwachung und der Schutz durch das BMS sorgen jedoch langfristig für geringere Kosten.
Zusammenfassung
Ein BMS-Batteriemanagementsystem ist ein leistungsstarkes und effektives Werkzeug, das Besitzern von Solaranlagen hilft, die Funktionsweise ihrer Batteriebank zu verstehen. Es hilft außerdem, fundierte finanzielle Entscheidungen zu treffen und gleichzeitig die Sicherheit, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit eines Batteriepacks zu verbessern. So holen Besitzer eines BMS für Lithiumbatterien das Beste aus ihrem Geld heraus.
