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batteriemanagement

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batteriemanagement [2007/03/29 16:04] (aktuell)
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 +====== Batteriemanagement für Elektrostraßenfahrzeuge ======
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 +Verändert übernommen aus: http://​www.elweb.de/​data/​evtechnik/​allgemein/​technik.htm -> Batteriemanagement ​
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 +Im Punkt Kapazitätsanzeigen für Elektrostraßenfahrzeuge wurden die wichtigsten Parameter für die Bestimmung der Batteriekapazität bereits besprochen. Was macht das Batteriemanagement?​
 +JME Battmann: {{ http://​www.elweb.de/​data/​evtechnik/​bilder/​battman.jpg}}
 +
 +===== Definition =====
 +
 +Die Definition "​Batteriemanagement"​ ist nicht klar definiert, üblicherweise versteht man jedoch eine Funktion die über die übliche Kapazitätsanzeige hinaus geht.
 +
 +===== Anschluß =====
 +
 +Eine Batteriemanagement greift an jedem möglichen Teilspannungspunkt ein.
 +
 +Bsp. 3 Bleibatterien á 12V:
 +
 +// Bild erstellen aus Herkunftsseite!://​
 +
 +|Batterie 1|Batterie 2|Batterie 3|
 +|U1|U2|U3|
 +|U ges|||
 +
 +Das Management überwacht jeden Batterieblock einzeln und kann so besser auf Fehler in den einzelnen Blöcken reagieren. Unter optimalen Bedingungen teilt sich die Spannung auf alle Batterieblöcke gleich auf. Bsp U ges unter Belastung = 33 V. Wenn alles ok wäre müßte jede Batterie 11 V haben.
 +
 +Ein Fehlerbeispiel wäre z.B U ges = 34 V; U1 = 12 V; U2 = 12 V ; U3 = 10 V. Hier könnte bei der dritten Batterie eine Batteriezelle ausgefallen sein. Durch die abweichende Teilspannung kann das Management entsprechend Alarm geben.
 +
 +Konsequenterweise müßte man jede Zelle des 12 Volt-Block einzeln überwachen. Da bei einer 12 Volt-Batterie die Zellanschlüsse aber nicht abgreifbar sind, geht man hier Kompromisse ein.
 +
 +Bei NiCd Batterien ist die Zellspannung 1,2 Volt. Bei z.B. 120 Volt Systemspannung hat man dann 100 Zellen und Abgriffe, sicherlich geht das über das Ziel hinaus.
 +
 +===== Funktionen des Batteriemanagements =====
 +
 +==== Kapazitätsanzeige ====
 +
 +Anzeige der (Rest-) Kapazität der Batterie unter Berücksichtigung aller bereits besprochenen Parameter, mit der zusätzlichen Möglichkeit alle Batterieblöcke oder Zellen einzeln zu überwachen.
 +
 +==== Protokollierung ====
 +
 +Mit einem entsprechendem Speicher im Management lassen sich alle "Hoch- und Tiefpunkte"​ im Batterieleben aufzeichnen. Es können wichtige Eckdaten wie z.B die niedrigste Entladespannung,​ die höchste Ladespannung,​ der höchste Entladestrom,​ die niedrigste Betriebstemperatur etc. speichern. Alle Daten können auch bezogen auf jede einzelne Batterie gespeichert werden. Durch diese Angaben lassen sich Statistiken erstellen, d.h. das Batteriemanagement kann anzeigen welche Batterie die schwächste ist. Der Service kann durch die Angaben sehr schnell herausfinden welche Batterie evtl. einen Schaden hat. Es läßt sich aber ggf. dem Kunden auch die Mißhandlung einer Batterie nachweisen, da alle "​Übeltaten"​ aufgezeichnet werden. Ein gutes Management läßt dies aber gar nicht erst zu...
 +
 +==== Motorsteuerungseingriff ====
 +
 +Wenn sich die Batteriekapazität dem Ende neigt, kann und sollte ein Batteriemanagement in die Motorsteuereung eingreifen und die Leistungsabgabe drosseln. Es ist evtl. nicht nötig denn Antrieb ganz abzuschalten,​ jedoch den Strom so zu reduzieren, daß die Batteriespannung im zulässigen Bereich bleibt. Der Fahrzeugnutzer merkt nur, dass das Fahrzeug "nicht mehr so zieht"​. Meistens kündigt sich das so langsam an, dass niemand Angst haben muss auf einem Bahnübergang stehen zu bleiben. Ein Grund für eine Totalabschaltung kann z.B. eine Batterieüberhitzung sein, aber auch die kündigt sich langsam an.
 +
 +==== Ladegeräteingriff ====
 +
 +Das Ladegerät wird für sich so eingestellt,​ dass es bei einer definierten Spannung abregelt. Durch ungleiche Batteriekapazitäten kann jedoch eine Batterie bereits voll sein, während die anderen Batterien noch Ladeenergie aufnehmen.
 +
 +// Bild erstellen aus Herkunftsseite!://​
 +
 +|Batterie 1|Batterie 2|Batterie 3|
 +|U1|U2|U3|
 +|Uges|||
 +|Ladegerät|||
 +
 +Die Folge ist, daß die Gesamtspannung noch nicht so hoch ist, dass das Ladegerät abregelt, andererseits aber die "​volle"​ Batterie bereits überladen wird. Bei einigen Batterietypen ist die Überladung mit Schaden verbunden. Das Management muss also die Möglichkeit haben das Ladegerät vorzeitig abzustellen.
 +
 +Auch hier muß es dann eine enstprechende Warnung an den Nutzer, bzw. ein Protokoll über den Vorgang geben.
 +
 +===== Aktive Beeinflussung =====
 +
 +Das Management kann auch aktiv in die Lade/​Entladekurve eingreifen.
 +
 +==== Ladung ====
 +
 +bei der Ladung gibt es die Möglichkeit über einzelne Lastwiderstände Überspannungen "zu verheizen"​. Im aktuellen Beispiel wird angenommen, daß Batterie 1 überladen wird, deshalb schaltet man ihr den Lastwiderstand 1 parallel, so dass dort (ein Teil) des Ladestromes wieder verheizt wird.
 +
 +// Bild erstellen aus Herkunftsseite!//​
 +
 +Dies ist eine sehr einfache Möglichkeit,​ es gibt sie auch als "stand alone" Lösung, d.h. Lastwiderstände die direkt pro Batterie montiert werden ohne Management.
 +
 +==== Zusatzladung ====
 +
 +Eine weitere Möglichkeit ist den "​schwachen"​ Batterien einen Zusatzstrom durch ein separates Ladegerät zu verabreichen. Das Management hat dabei die schwachen Batterien ermittelt und ein entsprechendes Zusatzladeprogramm vorbereitet. Es reicht hier ein sehr "​kleines"​ Ladegerät um den Zusatzstrom zu laden.
 +
 +Die bisher genannten Methoden arbeitet während des Stand des Fahrzeuges, während des Ladens.
 +
 +===== Aktive Ausgleichsladung =====
 +
 +==== Kondensatorausgleich ====
 +
 +Eine Lösung mit Kondensatoren habe ich in den Anfangszeiten der Managementsysteme gesehen. Hier wurde ein Kondensator von Zelle zu Zelle "​weitergereicht"​. An Zellen mit hoher Spannung hat der Kondensator Energie aufgenommen,​ an Zellen mit kleiner Spannung wider abgegeben. Meines Wissens nach ist das System so nicht weiter entwickelt worden.
 +
 +==== Ausgleich über DC/DC Wandler ====
 +
 +Eine andere Methode stützt die schwächste Batterie mit Energie die aus allen Batterien entnommen wird. z. B. aus einem Batteriesatz mit 10 Batterien wird die Energie von 100 Wh entnommen. Durch die Reihenschaltung hat jede Batterien ca. 1/10 davon also 10 Wh dazu geliefert, auch unsere schwache Batterie (ein bißchen weniger da sie wahrscheinlich weniger Spannung als die anderen hat). Die Energie von 100 Wh speist ein DC/DC Wandler in die schwache Batterie ein, also hat sie effektiv 100Wh -10Wh = 90Wh bekommen.
 +
 +Durch dieses Verfahren ist es möglich schwache Batterieblöcke in gewissen Grenzen zu stützen. Das Perpetuum Mobile haben wir damit aber nicht erfunden.
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 +Umgekehrt kann man mit diesem Verfahren Überschußenergie einer Batterie während der Ladung allen Batterien einspeisen.
 +
 +===== Anwendungen =====
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 +Seit einiger Zeit findet man Managementsysteme nicht nur in E-Fahrzeugen sondern auch immer mehr in unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV/​UPS-Anlagen) so dass hier preislich noch Entwicklungen möglich sind.
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 +Stand August 2000 sind System für KFZ-Starterbatterien entwickelt worden, bei denen ein kleiner Chip die Batterie überwacht und bei tiefen Temperaturen auch eine elektrische Heizung der Batterie aktivieren kann.
 +
 +© ralf.wagner@ralfwagner.de 1990-2002
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 +====== Links ======
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 +**Siehe auch [[CityEl Bordcomputer]]**
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batteriemanagement.txt · Zuletzt geändert: 2007/03/29 16:04 (Externe Bearbeitung)