Unterpremstätten, Österreich, ams AG, ein führender Anbieter von leistungsstarken analogen integrierten Schaltkreisen und Sensoren, hat ein Beispiel für ein kompaktes Design für Lithiumbatterien für Elektrofahrräder vorgestellt, das eine präzise Steuerung und Ausbalancierung der Zellen ohne die Notwendigkeit eines Mikrocontrollers implementiert im Batteriemanagementsystem (BMS: Battery Management Systems).
E-Bike- und Batteriehersteller, die dieses Design verwenden, profitieren von wertvollen Kosteneinsparungen und einem einfachen Design im Vergleich zu heute in Produktion befindlichen Batteriesteuerungssystemen.
Das ams-Design ist für eine 48-Volt-Batterie vorgesehen, die aus 14 Lithium-Ionen-Zellen besteht. Zwei AS8506 Smart-Cell-Steuerungs-ICs mit wenigen unterstützenden Komponenten um sie herum werden verwendet, um die Temperatur und Spannung von bis zu sieben Zellen pro Schaltkreis zu steuern und die Zellen während des Ladevorgangs passiv auszugleichen.
Im Gegensatz dazu verwenden herkömmliche BMS-Designs in Elektrofahrrädern ICs ohne interne Spannungssteuerungsintelligenz, um Zellspannung und -temperatur zu messen und die Werte über serielle Kommunikation an einen Mikrocontroller zu senden, der für das Batteriemanagement bestimmt ist. Der Mikrocontroller wird benötigt, um die Sicherheits- und Schutzfunktionen (Niederspannung und Hochspannung, Hochtemperatur und Niedertemperatur) und das Balancing der Zellen zu steuern. Der ams AS8506 enthält integrierte Steuerlogikfunktionen für Zellsicherheit, Schutz und Ausgleich. Diese Funktionen können vom Benutzer einfach konfiguriert werden, indem die Einstellungen in einem internen OTP-Speicher gespeichert werden. Das Gerät verfügt außerdem über eingebaute MOSFETs für den Einsatz in passiven Zellenausgleichsvorgängen. Während des Ladevorgangs wird die Spannung jeder Zelle mit einer vom Benutzer programmierbaren Referenzspannungsschwelle verglichen. Jede Zelle, die die Schwelle überschreitet, kann mit bis zu 100 mA durch den entsprechenden MOSFET entladen werden, bis alle Zellen die programmierte Schwelle erreichen und das Batteriemodul vollständig geladen ist. Diese Architektur, in der Batteriesteuerung und Zellenausgleichsvorgänge innerhalb des AS8506-Spannungsüberwachungsgeräts implementiert sind, macht die Verwendung einer dedizierten CPU überflüssig, die in herkömmlichen Batteriedesigns erforderlich ist. Wenn ein AS8506 eine hohe oder niedrige Spannung oder Übertemperatur erkennt, wird ein Unterbrechungssignal an die Motorsteuerung des Elektrofahrrads gesendet, um die Sicherheitsstopps abzuschließen. Das Referenzdesign kann in jedem E-Bike-Akku mit bis zu 14 Lithium-Ionen-Zellen verwendet werden. Es kann auch erweitert werden, um mehr als 14 Zellen mit zusätzlichen AS8506-ICs zu überwachen, die nach Bedarf in Reihe geschaltet werden.
