EV-Sicherheit basiert auf fortschrittlichem Batteriemanagement

Die rasante Expansion von E-Scootern und anderen langsamen Elektrofahrzeugen (EVs) verändert die städtische Mobilität, erfordert aber auch raffiniertere Batteriemanagementsysteme, um Fahrer sicher und Fahrzeuge zuverlässig zu halten.

Während schnelle EVs wie Autos, LKWs und SUVs die Schlagzeilen dominieren, erlebt der Niedrig- und Mitteltgeschwindigkeitsbereich – E-Motorräder, E-Scooter, E-Skateboards und ATVs – einen Boom, getrieben von langlebigeren, leichteren Batteriepaketen. Laut einem aktuellen Bericht von Global Market Insights wurde der Markt für E-Motorräder und E-Scooter 2019 auf 30 Milliarden Dollar geschätzt und soll mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von über 4 % bis 2026 auf 40 Milliarden Dollar anwachsen.

Der Kreis von LiFe

Historisch gesehen trieben Blei-Säure-Batterien (PbA) viele kleine E-Fahrzeuge und E-Bikes an. Doch das Streben nach leichteren, grüneren und sichereren Batteriechemien hat den Wandel zu lithiumbasierten Lösungen – Li-Ion und LiFePO₄ – besonders bei leichten EVs (LEVs) beschleunigt. Diese Chemien bieten höhere Energiedichte, geringeres Gewicht und verbesserte Sicherheit, was zu wendigeren und reaktionsschnelleren E-Bikes und Scootern führt.

In China wurde der Standard GB 17761‑2018 im April 2019 offiziell verabschiedet, um umfassende Fahrradsicherheit einschließlich elektronischer Komponenten abzudecken. Indien und andere Märkte entwickeln analoge Standards, die die E-Bike-Registrierung begrenzen – Höchstgeschwindigkeit 25 km/h, Vorschreibung von Lithium-Batterien und Pedalpflicht –, um die Fahrersicherheit zu erhöhen.

Mit Blick auf eine Zukunft mit fliegenden Autos und Hoverboards werden lithiumbasierte Batterien den Industriestandard setzen. Ihre sichere Funktion ist daher essenziell, und robustes Batteriemonitoring ist der entscheidende Enabler.

Monitoring mit Ziel

Eine Batterie-Überwachungslösung, die Echtzeitdaten zu Zellenspannung, Strom und Temperatur liefert, gibt das Vertrauen, sicherere, kapazitivere Pakete zu entwerfen. Genaues Sensing ermöglicht es dem System, Schutzmaßnahmen – wie Deaktivieren von Laden oder Entladen – auszulösen, bevor Parameter sichere Grenzen überschreiten.

Temperatur ist ein kritischer Faktor. Unter 5 °C verlieren Li-basierte Batterien an Leistung und können am Betrieb oder Laden gehindert werden. Über 45 °C wird das Laden zur Vermeidung von Überhitzung begrenzt, und das Entladen wird bei weiter steigenden Temperaturen eingeschränkt. Diese Grenzwerte helfen, thermisches Durchgehen zu verhindern – einen Zustand, der zu Batterieschwellung oder sogar Explosion führen kann.

So überwachen beispielsweise Texas Instruments’ BQ76942 und BQ76952 die interne Die-Temperatur sowie externe Thermistor-Werte. Ihre integrierten Thermoschutzfunktionen schalten Laden oder Entladen automatisch ab, wenn Extreme erkannt werden.

Neben der Temperatur ermöglichen Spannungs- und Stromüberwachung eine fein abgestimmte Kontrolle der Batteriegesundheit. Überschreitet die Leerlaufspannung einer Zelle ihre Nennladespannung, meldet der Monitor Überspannung und stoppt weiteres Laden, wobei überschüssige Energie als Wärme abgeleitet wird. Ebenso lösen Überstrombedingungen schützende Schalt-FETs aus, um das Paket zu sichern.

Durch die Kombination präziser Spannungs-, Strom- und Temperaturdaten erhalten Entwickler die nötigen Einblicke, um Energieeffizienz zu optimieren, Zyklenlebensdauer zu verlängern und Fahrersicherheit zu garantieren.

Zukunftsausblick

Die Wahl einer Batterie-Überwachungslösung, die Sicherheit und Langlebigkeit priorisiert, sollte Standardpraxis für alle E-Bike-Hersteller sein. Fortschrittliches Monitoring, gekoppelt mit verfeinerten Fertigungsprozessen, wird nicht nur die Sicherheit erhöhen, sondern auch die Umweltvorteile der Elektromobilität verstärken.

Vielleicht brauchen wir künftig keine Straßen mehr, aber wir werden sicherlich Batterien benötigen, die sicher, zuverlässig und effizient sind.

Zusätzliche Ressourcen:

• Batteriemonitore der nächsten Generation: Wie man Batteriesicherheit verbessert, während Genauigkeit und Laufzeit steigen
• Verbesserung der Temperaturmessgenauigkeit in Batterieüberwachungssystemen
• Verbesserung der Spannungsmessgenauigkeit in Batterieüberwachungssystemen
• Zweifeln Sie an der Genauigkeit Ihres Batteriemonitors? Verbessern Sie Batteriesicherheit und Genauigkeit mit diesen Tipps

– Vikram Sundaram, Product Marketing Engineer, Texas Instruments.

>>> Dieser Artikel wurde ursprünglich auf unserer Schwesterseite EE Times veröffentlicht.

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