Akkus & Ladetechnologien Batteriemanagement-ICs für gestapelte Akkuzellen

Von Rolf Horn *

Das Überwachen und Messen einzelner Akkuzellen ist relativ einfach. Große Akkupacks aus vielen Zellen in Reihen- und Parallelschaltung machen das Batteriemanagement jedoch zu einer echten Herausforderung.

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Bild 1: Die Messung der Spannung an einer einzelnen Zelle einer Reihenschaltung ist vom Konzept her einfach und erfordert nur ein potenzialfreies Digitalvoltmeter.
Bild 1: Die Messung der Spannung an einer einzelnen Zelle einer Reihenschaltung ist vom Konzept her einfach und erfordert nur ein potenzialfreies Digitalvoltmeter.
(Bild: Bill Schweber)

Akkus werden zunehmend eingesetzt, um höhere Spannungen und mehr Leistung in Anwendungen wie Elektrofahrzeugen (EVs) und Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEVs), Elektrowerkzeugen, Rasengeräten und unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USVs) zu liefern. Es ist zwar bekannt, dass alle chemischen Systeme sorgfältig überwacht und verwaltet werden müssen, um einen effektiven, zuverlässigen und sicheren Betrieb zu gewährleisten, aber die in Reihe geschalteten Stapel von mehreren Dutzend Zellen oder mehr, die erforderlich sind, um den Energiebedarf dieser Geräte zu decken, erfordern von den Konstrukteuren mehr Aufmerksamkeit, insbesondere wenn die Zahl der Zellen pro Akku steigt.

Überwachen und Messen von Zellen in einer mehrzelligen Reihenschaltung.

Das Überwachen und Messen einer einzelnen Zelle oder eines kleinen Akkupakets mit nur wenigen Zellen ist eine bescheidene Herausforderung und weitaus einfacher als das Überwachen und Messen von Zellen in einer mehrzelligen Reihenschaltung. Entwickler von gestapelten Multizellen-Implementierungen müssen Probleme berücksichtigen, z. B. die Durchführung von Messungen trotz hoher Gleichspannung, das Vorhandensein gefährlicher Spannungen, die Auswirkungen des Ausfalls einer einzelnen Zelle, Multiplexing über eine große Anzahl von Zellen, Zellfehlanpassung und -ausgleich sowie Temperaturunterschiede zwischen Batterie und Stapel, um nur einige zu nennen. Diese erfordern fortschrittliche Batteriemanagement-ICs (BMICs) und Batteriemanagementsysteme (BMS) zur parametrischen Messung und Steuerung sowie ein gewisses technisches Knowhow, um sie richtig einzusetzen.

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Dieser Beitrag befasst sich mit den Grundlagen und Herausforderungen des Batteriemanagements im Allgemeinen und mit mehrzelligen Batterien im Besonderen. Anschließend werden BMICs von Analog Devices, Renesas und Texas Instruments vorgestellt, die speziell für die besonderen Probleme bei der Verwaltung von in Reihe geschalteten Zellensträngen entwickelt wurden, und gezeigt, wie sie eingesetzt werden können.

Ketten aus in Reihe geschalteten Akkus als Herausforderung

Die typische Batterieüberwachung umfasst die Messung des Stromflusses in die und aus der Batterie (Ladezustandsmessung), die Überwachung der Klemmenspannung, die Beurteilung der Akkukapazität, die Überwachung der Zellentemperaturen und die Verwaltung der Lade-/Entladezyklen zur Optimierung der Energiespeicherung und zur Maximierung der Anzahl dieser Zyklen während der Lebensdauer der Batterie. Weit verbreitete BMICs oder BMS bieten diese Funktionen für kleine Akkupacks, die nur aus einer oder zwei Zellen mit einstelligen Spannungen bestehen. Der BMIC oder das BMS fungiert als Front-End für die Datenerfassung, wobei die Daten an einen Zellenmanagement-Controller (CMC, Cell Management Controller) gemeldet werden; in komplexeren Systemen ist der CMC mit einer übergeordneten Funktion verbunden, dem Batteriemanagement-Controller (BMC, Battery Management Controller).

In diesem Beitrag verstehen wir unter einer „Zelle“ eine einzelne Energiespeichereinheit, während ein „Akku“ das gesamte Energiepaket ist, das mehrere Zellen in einer Reihen-/Parallelkombination umfasst. Während eine einzelne Zelle nur wenige Volt erzeugt, kann ein Akkupack aus Dutzenden oder mehr Zellen bestehen und viele Dutzend Volt liefern, und Kombinationen von Akkupacks erreichen sogar noch höhere Spannungen.

Welche kritischen Zellparameter gemessen werden müssen

Für ein effektives Management sind die kritischen Zellparameter, die gemessen werden müssen, die Klemmenspannung, der Lade-/Entladestrom und die Temperatur. Die Messleistung, die für moderne Akkupacks erforderlich ist, ist ziemlich hoch: Jede Zelle muss auf wenige mV und mA sowie auf etwa ein Kelvin genau gemessen werden. Zu den Gründen für eine solche enge Überwachung der Zellen gehören:

  • Bestimmung des Ladezustands (SOC) und des Gesundheitszustands (SOH) der Batterie, um genaue Vorhersagen über die verbleibende Akkukapazität (Laufzeit) und die Gesamtlebenserwartung zu ermöglichen.
  • Bereitstellung der Daten, die für die Durchführung des Zellausgleichs erforderlich sind, der die Spannung der geladenen Zellen trotz ihrer internen Unterschiede sowie unterschiedlicher Standorte, Temperaturen und Alterung aneinander angleicht. Wird der Zellenausgleich nicht durchgeführt, führt dies im besten Fall zu einer Verringerung der Akkuleistung und im schlimmsten Fall zum Ausfall der Zellen. Der Ausgleich kann mit passiven oder aktiven Techniken erfolgen; letztere liefert etwas bessere Ergebnisse, ist aber teurer und komplexer.
  • Verhinderung zahlreicher Bedingungen, die den Akku beschädigen und zu Sicherheitsrisiken für den Benutzer führen können (z. B. für ein Fahrzeug und seine Insassen). Dazu gehören unerwünschte Szenarien wie Überspannung oder Aufladung mit zu hohen Strömen, was zu thermischem Durchgehen führen kann. Aber auch Unterspannung: Eine einzige Überentladung führt zwar nicht zu einem katastrophalen Ausfall, kann aber dazu führen, dass sich der Anodenleiter auflöst. Nachfolgende wiederholte Überentladungszyklen können zu Lithiumplattierungen in der wiederaufladenden Zelle führen und wiederum zu einem möglichen thermischen Durchgehen. Auch eine Übertemperatur beeinträchtigt das Elektrolytmaterial der Zelle und verringert den SOC; dies kann auch die Bildung von Festkörper-Elektrolyt-Interphasen (SEI) verstärken, was zu einem erhöhten und ungleichmäßigen Widerstand und Leistungsverlust führt. Darüber hinaus ist eine zu niedrige Temperatur ebenfalls ein Problem, da sie zur Ablagerung von Lithium führen kann, was ebenfalls einen Kapazitätsverlust zur Folge hat. Ein weiteres Übel ist Überstrom und die daraus resultierende interne Erwärmung aufgrund ungleichmäßiger interner Impedanz und mögliches thermisches Durchgehen; dies kann die SEI-Schichten in der Batterie vergrößern und den Widerstand erhöhen.

Hier gibt es ein Problem, denn es ist zum Beispiel relativ einfach, die Spannung einer einzelnen Zelle auf dem Prüfstand oder in einer anderen ungefährlichen Umgebung genau zu messen. Ein Entwickler muss lediglich ein erdfreies (nicht geerdetes) oder batteriebetriebenes Digitalvoltmeter (DVM) an die betreffende Zelle anschließen (Bild 1).

Repräsentativer EV-Akku verdeutlicht die Herausforderungen

Es ist jedoch aus vielen Gründen weitaus schwieriger, dies in einer elektrisch und ökologisch schwierigen Situation wie in einem EV oder HEV mit Vertrauen und Sicherheit zu tun. Dies wird am Beispiel eines repräsentativen EV-Akkus deutlich, der aus 6720 Li+-Zellen besteht, die von acht Modulen gesteuert werden (Bild 2).

Jede Zelle hat eine Kapazität von 3,54 Ah, was eine Gesamtenergiespeicherung von 100 kWh ergibt (3,54 Ah x 4,2 V x 6720 Zellen). Jede der 96 in Reihe geschalteten Reihen besteht aus 70 parallel geschalteten Zellen, was eine Batteriespannung von 403,2 V (96 Reihen × 4,2 V) und eine Kapazität von 248 Ah (100 kWh/403,2 V oder 3,54 Ah × 70 Spalten) ergibt.

Die zahlreichen Herausforderungenim Einzelnen

Zu den Herausforderungen gehören:

  • Es ist eine Herausforderung, bei der Messung einer niedrigen, einstelligen Spannung die erforderliche Auflösung und Genauigkeit zu erreichen, um eine sinnvolle Präzision bei mehreren Millivolt zu erhalten, da eine hohe Gleichspannung (CMV) vorhanden ist, die das Messsystem überlasten oder die Gültigkeit der Messung beeinträchtigen kann. Diese CMV ist die Summe der Spannungen aller in Reihe geschalteten Zellen bis zu der zu messenden Zelle in Bezug auf die gemeinsame Masse des Systems (auch als „Masse“ bezeichnet, obwohl dies eine falsche Bezeichnung ist). Beachten Sie, dass in einem Elektrofahrzeug bis zu 96 oder sogar 128 Akkuzellen in Reihe geschaltet sein können, wodurch sich ein CMV von mehreren hundert Volt ergibt.
  • Aufgrund des hohen CMV-Wertes ist eine galvanische Trennung der Zellen vom Rest des Systems erforderlich, um sowohl die elektrische Integrität als auch die Sicherheit von Benutzer und System zu gewährleisten, da keine der Zellen dem vollen CMV-Wert ausgesetzt sein sollte.
  • Elektrisches Rauschen und Überspannungen können die Anzeige im Millivolt-Bereich verfälschen.
  • Die verschiedenen Zellen müssen innerhalb weniger Millisekunden nahezu gleichzeitig gemessen werden, um ein genaues Gesamtbild der Zellen und des Zustands des Akkupacks zu erhalten. Andernfalls kann die Zeitverschiebung zwischen den Zellmessungen zu irreführenden Schlussfolgerungen und daraus resultierenden Maßnahmen führen.
  • Die große Anzahl von Zellen bedeutet, dass eine Art von Multiplexing-Anordnung zwischen den Zellen und dem Rest des Datenerfassungs-Subsystems erforderlich ist, da sonst die Größe, das Gewicht und die Kosten der Verbindungskabel untragbar werden.

Von Branche zu Branche unterschiedliche Normen

Schließlich gibt es wichtige und obligatorische Erwägungen in Bezug auf Sicherheit, Redundanz und Fehlermeldung, die erfüllt werden müssen. Die Normen sind von Branche zu Branche unterschiedlich; Industrie- und Elektrowerkzeuge unterscheiden sich stark von Kraftfahrzeugen, und die Normen für letztere sind die strengsten. Bei unternehmenskritischen Fahrzeugsystemen wie dem Akkumanagement, darf ein Funktionsverlust nicht zu einer gefährlichen Situation führen. Im Falle einer Fehlfunktion des Systems muss die Elektronik im „sicheren“ Zustand abgeschaltet und der Fahrzeugführer durch eine Leuchte am Armaturenbrett oder eine andere Anzeige gewarnt werden.

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Bei einigen Systemen kann jedoch eine Fehlfunktion oder der Verlust der Funktionalität zu einem gefährlichen Ereignis führen und kann nicht einfach abgeschaltet werden, sodass die Sicherheitsziele eine definierte Anforderung an die „sicherheitsbezogene Verfügbarkeit“ beinhalten können. In solchen Fällen kann eine Toleranz für bestimmte Arten von Fehlern im System erforderlich sein, um gefährliche Ereignisse zu vermeiden.

Eine solche sicherheitsbezogene Verfügbarkeit erfordert die Bereitstellung einer Grundfunktionalität oder eines definierten Ausstiegspfads für eine bestimmte Zeitspanne – trotz der definierten Fehlerbedingungen – und das Sicherheitssystem muss für diese Zeitspanne einen Fehler tolerieren. Diese Fehlertoleranz ermöglicht es dem System, länger mit einem akzeptablen Sicherheitsniveau zu funktionieren. Wichtige Abschnitte der ISO 26262 für die „Funktionale Sicherheit für Straßenfahrzeuge“ bieten Systementwicklern eine Anleitung zu sicherheitsrelevanten Verfügbarkeitsanforderungen.

ICs bieten Lösungen an

Die Hersteller haben BMS-ICs entwickelt, die das Problem des genauen Auslesens einer einzelnen Zelle in einer in Reihe geschalteten Kette lösen sollen – trotz der hohen CMV und der rauen elektrischen Umgebung. Diese ICs liefern nicht nur die grundlegenden Messwerte, sondern befassen sich auch mit technischen Problemen wie Multiplexing, Isolierung und Zeitversatz. Sie erfüllen die einschlägigen Sicherheitsnormen und verfügen gegebenenfalls über die ASIL-D-Zulassung für Automobilanwendungen, die höchste und strengste Stufe.

ASIL (Automotive Safety Integrity Level) ist ein Risikoklassifizierungsschema, das in der Norm ISO 26262 für die „Funktionale Sicherheit für Straßenfahrzeuge“ definiert ist. Dabei handelt es sich um eine Anpassung der Sicherheitsintegritätsstufe (SIL), die in der Norm IEC 61508 für die Automobilindustrie verwendet wird.

Obwohl die Funktionen dieser BMS-Komponenten im Großen und Ganzen ähnlich sind, unterscheiden sie sich bis zu einem gewissen Grad in ihrer Architektur, der Anzahl der Zellen, die sie verarbeiten können, der Scangeschwindigkeit, der Auflösung, den einzigartigen Merkmalen und dem Verbindungskonzept:

  • Die isolierte CAN-Architektur basiert auf einer sternförmigen Konfiguration und ist robust, da eine Unterbrechung des Kommunikationskabels in der isolierten CAN-Architektur nur einen IC stört, während der Rest des Akkupacks sicher bleibt. Die CAN-Architektur erfordert jedoch einen Mikroprozessor und CAN für jeden IC, was diesen Ansatz kostspieliger macht und gleichzeitig nur relativ langsame Kommunikationsgeschwindigkeiten ermöglicht.
  • Die Daisy-Chain-Architektur ist in der Regel kostengünstiger, da die auf UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) basierende Verkettung eine zuverlässige und schnelle Kommunikation ohne die Komplexität von CAN ermöglicht. Meistens wird eine kapazitive Isolierung verwendet, es kann aber auch eine Isolierung auf Übertragerbasis unterstützt werden. Allerdings kann ein Drahtbruch in der Daisy-Chain-Architektur die Kommunikation unterbrechen, so dass einige solcher Daisy-Chain-Systeme „Umgehungslösungen“ anbieten und einen gewissen Betrieb während des Drahtbruchs unterstützen.

Zu den repräsentativen BMS-ICs gehören:

  • MAX17843 von Analog Devices,
  • ISL78714ANZ-T von Renesas,
  • BQ76PL455APFCR und BQ79616PAPRQ1 von Texas Instruments,
  • LTC6813-1 von Analog Devices.

Programmierbare 12-Kanal-Schnittstelle MAX17843

Der MAX17843 von Analog Devices ist eine programmierbare 12-Kanal-Schnittstelle für Batterieüberwachung und Datenerfassung mit umfangreichen Sicherheitsfunktionen (Bild 3). Sie ist für die Verwendung mit Akkus für Fahrzeugsysteme, HEV-Akkupakete, EVs und jedes System optimiert, das lange Reihen von Sekundärmetallbatterien bis zu 48 V stapelt. Der MAX17843 verfügt über einen differenziellen Highspeed-UART-Bus für eine robuste serielle Daisy-Chain-Kommunikation, die bis zu 32 ICs in einer einzigen Daisy-Chain unterstützt (Bild 4). Der UART verwendet eine kapazitive Isolierung, die nicht nur die Stücklistenkosten senkt, sondern auch die FIT-Raten (Failure in Time) verbessert.

Das analoge Frontend kombiniert ein 12-kanaliges Datenerfassungssystem zur Spannungsmessung mit einem Hochspannungs-Schaltbankeingang. Alle Messungen werden als Differenzmessungen für jede Zelle durchgeführt. Der Messbereich reicht von 0 bis 5,0 V, mit einem nutzbaren Bereich von 0,2 bis 4,8 V. Ein Highspeed-Analog/Digital-Wandler (ADC) mit sukzessiver Approximation (SAR) wird verwendet, um die Zellspannungen mit einer Auflösung von 14 Bit und Überabtastung zu digitalisieren. Alle zwölf Zellen können in weniger als 142 μs gemessen werden.

Der MAX17843 verwendet einen Zwei-Scan-Ansatz für die Erfassung von Zellmessungen und deren Fehlerkorrektur, wodurch eine ausgezeichnete Genauigkeit über den Betriebstemperaturbereich erzielt wird. Die Genauigkeit der Zellendifferenzmessung ist mit ±2 mV bei 25 °C und 3,6 V angegeben. Um die Implementierung mit diesem IC zu erleichtern, bietet Analog Devices das Evaluierungskit MAX17843EVKIT# mit einer PC-basierten grafischen Benutzeroberfläche (GUI) für die Einrichtung, Konfiguration und Bewertung an.

Der Lithium-Ionen-BMS-IC ISL78714ANZ-T

Der ISL78714ANZ-T von Renesas ist ein Lithium-Ionen-BMS-IC. Er überwacht bis zu 14 in Reihe geschaltete Zellen und bietet eine genaue Überwachung von Zellspannung und -temperatur, Zellausgleich und umfassende Systemdiagnose. In einer typischen Konfiguration kommuniziert ein ISL78714-Master über einen SPI-Port (Serial Peripheral Interface) mit einem Host-Mikrocontroller und bis zu 29 weiteren ISL78714-Bausteinen, die über eine robuste, proprietäre Zweidraht-Daisy-Chain miteinander verbunden sind (Bild 5). Dieses Kommunikationssystem ist äußerst flexibel und kann Kondensatorisolierung, Übertragerisolierung oder eine Kombination aus beidem mit bis zu 1 Mbit/s verwenden.

Die anfängliche Spannungsmessgenauigkeit beträgt ±2 mV mit einer Auflösung von 14 Bit über einen Bereich von 1,65 bis 4,28 V von 20 bis 85 °C; die Genauigkeit nach der Montage der Komponente liegt bei ±2,5 mV über einen Zelleingangsbereich von ±5,0 V (der negative Spannungsbereich wird häufig für Stromschienen benötigt).

Dieses BMS verfügt über drei Modi für den Zellenausgleich: den manuellen Ausgleich, den zeitgesteuerten Ausgleich und den automatischen Ausgleich. Der automatische Ausgleich beendet den Ausgleich, nachdem eine vom Host vorgegebene Ladungsmenge aus jeder Zelle entfernt wurde. Zur integrierten Systemdiagnose für alle wichtigen Funktionen gehört eine Watchdog-Abschaltung bei Kommunikationsverlust.

Der integrierte 16-Zellen-Batterieüberwachungs- und -schutzbaustein BQ76PL455APFCR

Der BQ76PL455APFCR von Texas Instruments ist ein integrierter 16-Zellen-Batterieüberwachungs- und -schutzbaustein, der für industrielle Hochspannungsanwendungen mit hoher Zuverlässigkeit entwickelt wurde. Die integrierte Highspeed-Differenzschnittstelle mit Kondensatorisolierung unterstützt bis zu sechzehn BQ76PL455A-Bausteine, die über eine einzige Highspeed-UART-Schnittstelle über eine Daisy-Chain mit Twisted-Pair-Verkabelung mit bis zu 1 Mbit/s mit einem Host kommunizieren (Bild 6).

Der 14-Bit-ADC verwendet eine interne Referenz und wandelt alle Zellenausgänge in 2,4 ms um. Der BQ76PL455A überwacht und erkennt verschiedene Fehlerzustände wie Überspannung, Unterspannung, Übertemperatur und Kommunikationsfehler. Er unterstützt sowohl den passiven Zellenausgleich mit externen n-FETs als auch den aktiven Ausgleich über externe Schaltmatrix-Gate-Treiber.

Dieses BMS kann problemlos Ketten mit weniger als den maximal möglichen 16 Zellen verarbeiten. Die einzige Einschränkung dabei ist, dass die Eingänge in aufsteigender Reihenfolge verwendet werden müssen, wobei alle nicht verwendeten Eingänge mit dem Eingang des am höchsten verwendeten VSENSE_-Eingangs verbunden werden. In einem 13-Zellen-Design werden beispielsweise die Eingänge VSENSE14, VSENSE15 und VSENSE16 nicht verwendet (Bild 7).

Der BQ79616PAPRQ1 unterstützt Ringkonfiguration und bidirektionale Kommunikation

Andere ICs wie der BQ79616PAPRQ1 von Texas Instruments unterstützen eine Ringkonfiguration und bidirektionale Kommunikation, so dass das System den Zustand und die Sicherheit des Akkusatzes weiterhin überwachen kann (Bild 8).

Bei einem Fehler, einer Unterbrechung oder einem Kurzschluss zwischen zwei der Batterieüberwachungs-ASICs in dieser Konfiguration kann der Steuerprozessor die Kommunikation mit allen Batterieüberwachungs-ASICs fortsetzen, indem er die Richtung der Nachrichtenübermittlung vorwärts und rückwärts ändert. So kann das System im Falle einer Störung der normalen Kommunikation mit Hilfe der Fehlertoleranz der Ringkommunikation die Verfügbarkeit aufrechterhalten, ohne dass Spannungs- und Temperaturinformationen von den Akkumodulen verloren gehen. Für Entwickler, die mit dem BQ79616PAPRQ1 experimentieren möchten, bietet Texas Instruments das Evaluierungsboard BQ79616EVM an.

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Für die Automobilindustrie qualifizierter Multizellen-Akkustapelmonitor LTC6813-1

Der LTC6813-1 von Analog Devices ist ein für die Automobilindustrie qualifizierter Multizellen-Akkustapelmonitor, der mit seinem 16-Bit-Delta-Sigma-ADC mit programmierbarem Rauschfilter bis zu 18 in Reihe geschaltete Akkuzellen mit einem Gesamtmessfehler von weniger als 2,2 mV misst (Bild 9). Beachten Sie, dass dies eine höhere Anzahl von Zellen ist, als einige der anderen ICs direkt unterstützen können. Alle 18 Zellen können in weniger als 290 μs vermessen werden, und für eine stärkere Rauschunterdrückung können niedrigere Datenerfassungsraten gewählt werden.

Mehrere LTC6813-1 können in Reihe geschaltet werden und ermöglichen so die gleichzeitige Überwachung von langen Hochspannungsakku-Ketten. Der LTC6813-1 unterstützt zwei Arten von seriellen Schnittstellen: eine standardmäßige Vierdraht-SPI und eine isolierte Zweidraht-Schnittstelle (isoSPI). Der nicht isolierte Vierdraht-Anschluss eignet sich für kürzere Strecken und einige Nicht-Automobilanwendungen (Bild 10).

Der isolierte serielle 1-Mbit/s-Kommunikationsanschluss verwendet ein einzelnes verdrilltes Kabel für Entfernungen von bis zu 100 m mit geringer Anfälligkeit für elektromagnetische Störungen (EMI) und Emissionen, da die Schnittstelle für niedrige Paketfehlerraten ausgelegt ist, selbst wenn die Verkabelung hohen HF-Feldern ausgesetzt ist. Die bidirektionale Fähigkeit dieser Daisy Chain gewährleistet die Integrität der Kommunikation auch im Falle eines Fehlers, z. B. eines Kabelbruchs auf dem Kommunikationspfad.

In seinem Zweidraht-Konfigurationsmodus wird die Isolierung durch einen externen Übertrager erreicht, wobei Standard-SPI-Signale in Differenzimpulse kodiert werden. Die Stärke des Sendeimpulses und der Schwellenwert des Empfängers werden durch zwei externe Widerstände, RB1 und RB2, eingestellt (Bild 11). Die Werte der Widerstände werden vom Entwickler so gewählt, dass ein Kompromiss zwischen Verlustleistung und Störfestigkeit möglich ist.

Der LTC6813-1 kann direkt von dem zu überwachenden Akkustapel oder von einer separaten, isolierten Versorgung gespeist werden. Es umfasst zudem einen passiven Ausgleich für jede Zelle sowie eine individuelle Steuerung der Einschaltdauer durch Pulsweitenmodulation (PWM).

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Spezielle ICs liefern genaue, umsetzbare Ergebnisse

Die genaue Messung von Spannung, Stromstärke und Temperatur einer einzelnen Zelle oder eines kleinen Akkupakets mit nur wenigen Zellen ist eine bescheidene technische Herausforderung. Die genaue Messung derselben Parameter an einzelnen Zellen in einer in Reihe geschalteten Kette – und zwar in rauen Automobil- und Industrieumgebungen mit vernachlässigbarem Zeitversatz von Zelle zu Zelle – ist jedoch aufgrund der großen Anzahl von Zellen, der hohen Gleichspannung, des elektrischen Rauschens, der gesetzlichen Vorschriften und anderer Probleme eine Herausforderung.

Wie gezeigt, können Entwickler auf ICs zurückgreifen, die speziell für diese Anwendungen entwickelt wurden. Sie bieten die erforderliche galvanische Isolierung, Präzision und schnelle Abtastzeit, um die Probleme zu lösen. Dadurch liefern sie genaue, umsetzbare Ergebnisse, die wichtige Entscheidungen für das Akkumanagement auf höchster Ebene ermöglichen.

* Rolf Horn ist Applikationsingenieur bei Digi-Key Electronics.

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