Lithiumbatterien

Besondere Eigenschaften

Im Allgemeinen besteht eine 12 V Lithiumbatterie (LiFePo4) aus vier 3.2 V Zellen. Diese Zellen sind untereinander in Serie geschaltet um ein 12 V Pack zu bilden. Es ist ebenfalls möglich Packs mit 24 V, 36 V oder auch 48 V Spannungen zu bilden, in dem man 8, 12 oder 16 Zellen in Serie schaltet.

Im Gegesatz zu einer Bleibatterie kann eine Lithiumbatterie zu ihrer vollen Kapazität entladen werden. Dies verkürzt die Lebensdauer, wie bei einer Bleibatterie, doch kann die Totalität der Ah einer Zellen entnommen werden.

In der Lithiumionentechnologie sind die maximalen und minimalen Spannungsvorschriften sowie die maximalen Entladungsströe sehr wichtig. Eine Überladung oder eine zu tiefe Entladung auf einer der Zellen kann diese endgültig zerstören. Aus diesem Grunde ist ein BMS (Battery Management System) in den Lithiuminstallationen notwendig.

3.2 V LiFePO4 Zelle

BMS Zelle

Die BMS Zellen werden zur unabhängigen Kontrolle der Spannungen jeder einzelner Zelle benötigt. Die in Serie geschalteten Zellen besitzen nicht immer die gleiche Spannung. W&aumnl;hrend des Ladevorganges ist die Gesamtspannung auf 14.4 V fixiert, doch haben nicht alle Zellen die gleiche Spannung. Die BMS Zellen haben die Aufgabe, die überschüssige Energie der Zellen, die die grösste Spannung vorweisen, zu verbrauchen bis alle Zellen ihre maximale Werte erreichen. Dieser Vorgang nennt man Zellenausgleich. Auf diese Art besitzen alle Zellen die gleiche Spannung und die maximale Ladungsspannung bei keiner Zelle überschritten werden. Im Falle einer Überschreitung des maximalen Ladungswert informiert ein Kontakt, der sich auf jedem BMS befindet, das BMS Headboard oder Master, dass der Ladevorgang abgebrochen werden muss.

Das Zellenausgleich-Problem findet man ebenfalls bei einer zu tiefen Entladung. Die Gesamtspannung kann das Minimum (10 V) nicht erreicht haben, obwohl eine Zelle ihr Minimalwert (2.5 V) erreicht hat. In diesem Falle muss die Entladung sofort unterbrochen werden, anderfalls wird die Zelle zerstört. Ein Kontakt, der sich auf jedem BMS befindet, informiert das BMS Headboard oder Master, dass die Entladung.

Zelle BMS

BMS Headbord

Das BMS Headboard ist eine elektronische Karte, auf welcher alle BMS Zellen geschaltet werden. Sie kann das Lade- oder Entladerelais in Abhängikeit des Zustandes der BMS Zelle öffnen.

BMS Headboard

Beispiel einer BMS-Verkabelung

Der folgende Schaltplan erklärt wie man die BMS Zellen auf das BMS Headboard schaltet. Im darunterstehenden Datenblatt befinden sich die genauen Details einer solchen Installation.

BMS Datenblatt