Ein BMS-Batteriemanagementsystem ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Verbesserung der Lebensdauer der Batterien einer Solaranlage. Das BMS-Batteriemanagementsystem trägt außerdem dazu bei, dass die Batterien sicher und zuverlässig sind. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Erläuterung eines BMS-Systems und der Vorteile, die Benutzer davon haben.
Wie ein BMS-System funktioniert
Ein BMS für Lithiumbatterien verwendet einen speziellen Computer und Sensoren, um die Funktionsweise der Batterie zu regulieren. Die Sensoren prüfen Temperatur, Laderate, Akkukapazität und mehr. Ein Computer im BMS-System führt dann Berechnungen durch, die das Laden und Entladen der Batterie regeln. Ziel ist es, die Lebensdauer des Solarbatteriespeichersystems zu verbessern 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 Batteriepakets zu erzielen. Die Komponenten sind:
Ladegerät
Ein Ladegerät versorgt den Akku mit der richtigen Spannung und Durchflussrate mit Strom, um sicherzustellen, dass er optimal geladen ist.
Batteriemonitor
Der Batteriemonitor besteht aus einer Reihe von Sensoren, die den Zustand der Batterien und andere wichtige Informationen wie den Ladestatus und die Temperatur überwachen.
Batteriecontroller
Der Controller verwaltet das Laden und Entladen des Akkus. Es sorgt dafür, dass die Energie optimal in den Akku ein- und austritt.
Anschlüsse
Diese Anschlüsse verbinden das BMS-System, die Batterien, den Wechselrichter und das Solarpanel. Es stellt sicher, dass das BMS Zugriff auf alle Informationen aus dem Sonnensystem hat.
Die Funktionen eines BMS-Batteriemanagementsystems
Jedes BMS für Lithiumbatterien hat seine einzigartigen Eigenschaften. Die beiden wichtigsten Funktionen sind jedoch der Schutz und die Verwaltung der Akkukapazität. Der Schutz des Akkupacks wird durch die Gewährleistung eines elektrischen Schutzes und eines thermischen Schutzes erreicht.
Elektrischer Schutz bedeutet, dass das Batteriemanagementsystem abschaltet, wenn der sichere Betriebsbereich (SOA) überschritten wird. Der Wärmeschutz kann eine aktive oder passive Temperaturregulierung sein, um den Akku innerhalb seiner SOA zu halten.
Was das Batteriekapazitätsmanagement betrifft, ist das BMS für Lithiumbatterien darauf ausgelegt, die Kapazität zu maximieren. Ein Akku wird irgendwann unbrauchbar, wenn kein Kapazitätsmanagement durchgeführt wird.
Voraussetzung für das Kapazitätsmanagement ist, dass jeder Akku in einem Akkupack eine leicht unterschiedliche Leistung aufweist. Diese Leistungsunterschiede machen sich am deutlichsten bei den Leckageraten bemerkbar. Im Neuzustand kann ein Akku die optimale Leistung erbringen. Mit der Zeit wird der Unterschied in der Leistung der Batteriezellen jedoch größer. Folglich kann es zu Leistungsschäden kommen. Die Folge sind unsichere Betriebsbedingungen für den gesamten Akku.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das BMS-Batteriemanagementsystem die Ladung von den am stärksten geladenen Zellen entfernt, wodurch ein Überladen verhindert wird. Dadurch können die weniger geladenen Zellen auch mehr Ladestrom 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. Obwohl Lithiumbatterien eine hervorragende Leistung bieten, besteht bei ihnen das Problem der Überhitzung, wenn zu viel Strom zugeführt wird. Eine Überhitzung einer Lithiumbatterie beeinträchtigt ihre Leistung erheblich. Im schlimmsten Fall kann es zum Ausfall des gesamten Akkupacks kommen.
Arten von BMS für Lithiumbatterien
Batteriemanagementsysteme können für verschiedene Anwendungsfälle und Technologien einfach oder hochkomplex sein. Bei allen geht es jedoch darum, den Akku zu schonen. Die häufigsten Kategorisierungen sind:
Zentralisierte BMS-Systeme
Ein zentralisiertes BMS für Lithiumbatterien verwendet ein einziges BMS-Batteriemanagementsystem für den Batteriesatz. Alle Batterien sind direkt an das BMS angeschlossen. Der Hauptvorteil dieses Systems besteht darin, dass es kompakt ist. Darüber hinaus ist es günstiger.
Der größte Nachteil besteht darin, dass, da alle Batterien direkt an die BMS-Einheit angeschlossen sind, viele Anschlüsse für den Anschluss an das Batteriepaket erforderlich sind. Das Ergebnis sind viele Drähte, Anschlüsse und Kabel. 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 speziellen Teil des Batteriepakets verbunden. Die Modul-BMS-Einheiten sind manchmal mit einem Primärmodul verbunden, das ihre Leistung überwacht. Der Hauptvorteil besteht darin, dass Fehlerbehebung und Wartung vereinfacht werden. Der Nachteil ist jedoch, dass ein modulares Batteriemanagementsystem mehr kostet.
Aktive BMS-Systeme
Ein aktives BMS-Batteriemanagementsystem überwacht Spannung, Strom und Kapazität des Batteriepakets. Anhand dieser Informationen steuert es das Laden und Entladen des Systems, um sicherzustellen, dass der Akku sicher und auf optimalem Niveau betrieben werden kann.
Passive BMS-Systeme
Ein passives BMS für Lithiumbatterien überwacht weder Strom noch Spannung. Stattdessen wird ein einfacher Timer verwendet, um die Lade- und Entladerate des Akkus zu regulieren. Obwohl es sich um ein weniger effizientes System handelt, sind die Anschaffungskosten deutlich geringer.
Die Vorteile der Verwendung eines BMS-Batteriemanagementsystems
Ein Batteriespeichersystem kann aus einigen oder Hunderten von Lithiumbatterien bestehen. Ein solches Batteriespeichersystem könnte eine Nennspannung von bis zu 800 V und einen Strom von 300 A oder mehr haben.
Eine unsachgemäße Handhabung eines solchen Hochspannungspakets könnte zu schweren Katastrophen führen. Daher ist die Installation eines BMS-Batteriemanagementsystems wichtig, um den Batteriesatz sicher zu betreiben. Die Hauptvorteile eines BMS für Lithiumbatterien lassen sich wie folgt beschreiben:
Sicherer Betrieb
Bei einem mittelgroßen oder großen Akkupack ist es wichtig, einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Es ist jedoch bekannt, dass selbst kleine Geräte wie Telefone Feuer fangen, wenn kein ordnungsgemäßes Batteriemanagementsystem installiert ist.
Verbesserte Zuverlässigkeit und Lebensdauer
Ein Batteriemanagementsystem stellt sicher, dass die Zellen im Batteriepaket innerhalb sicherer Betriebsparameter verwendet werden. Das Ergebnis ist, dass die Batterien vor aggressivem Laden und Entladen geschützt sind, was zu einem zuverlässigen Solarsystem führt, das jahrelang zuverlässige Dienste leisten kann.
Große Reichweite und Leistung
Ein BMS hilft dabei, die Kapazität der einzelnen Einheiten im Batteriepaket zu verwalten. Dadurch wird sichergestellt, dass die optimale Akkukapazität erreicht wird. Ein BMS berücksichtigt die Schwankungen der Selbstentladung, der Temperatur und der allgemeinen Abnutzung, die einen Akku unbrauchbar machen könnten, wenn er nicht kontrolliert wird.
Diagnostik und externe Kommunikation
Ein BMS ermöglicht die kontinuierliche Echtzeitüberwachung eines Batteriesatzes. Basierend auf der aktuellen Nutzung liefert es zuverlässige Schätzungen über den Zustand der Batterie und die erwartete Lebensdauer. Die bereitgestellten Diagnoseinformationen stellen außerdem sicher, dass größere Probleme frühzeitig erkannt werden, bevor sie katastrophal werden. Aus finanzieller Sicht kann es hilfreich sein, den Austausch des Packs richtig zu planen.
Langfristig reduzierte Kosten
Ein BMS ist mit hohen Anschaffungskosten verbunden, zusätzlich zu den hohen Kosten eines neuen Batteriesatzes. Die daraus resultierende Aufsicht und der Schutz durch das BMS sorgen jedoch langfristig für geringere Kosten.
Zusammenfassung
Ein BMS-Batteriemanagementsystem ist ein leistungsstarkes und effektives Tool, das Solaranlagenbesitzern helfen kann, zu verstehen, wie ihre Batteriebank funktioniert. Es kann auch dabei helfen, fundierte finanzielle Entscheidungen zu treffen und gleichzeitig die Sicherheit, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit eines Akkus zu verbessern. Das Ergebnis ist, dass Besitzer eines BMS für Lithiumbatterien das Beste aus ihrem Geld herausholen.
