Referenz­design für ein Pedelec/e-Bike-Lithium­batte­rie-Manage­ment­system

ams AG präsen­tiert ein Referenz­design für ein Batte­rie­manage­ment­system (BMS), das die Zellen von Pedelec/e-Bike-Lithiumbatte­rien hoch­genau überwacht und den Ladungsausgleich zwischen den Zellen (Balancing) steuert, ohne auf einen Mikro­con­troller angewiesen zu sein. Batte­rie- und Pedelec-Herstel­ler können durch den Einsatz dieses Designs im Ver­gleich zu herkömm­lichen Lösungen Materialkosten einsparen und das Schal­tungs­design ver­ein­fachen. Das ams Design ist für eine 48V-Pedelec-Batte­rie aus bis zu 14 Lithium-Ionen-Zellen aus­ge­legt. Die auf zwei intel­li­genten Zellen­über­wachungs-ICs AS8506 basie­rende Lösung kommt mit einigen wenigen externen Bau­teilen aus. Die beiden ICs überwachen die Tem­pe­ra­turen und Span­nungen von jeweils bis zu sieben Zellen und sorgen beim Laden für einen passiven Ladungsausgleich zwischen den Zellen. Zum Vergleich: Herkömm­liche BMS-Designs in Pedelecs messen die Zellen­span­nungen und -tem­pe­ra­turen mithilfe von Span­nungs­über­wachungs-ICs ohne lokale Intelligenz und übertragen die gemessenen Daten über eine serielle Kommu­ni­ka­tions­verbin­dung an einen dedizierten Batte­rie­manage­ment-Mikro­con­troller. Dieser übernimmt die nötigen Sicher­heits- und Schutz­funk­tionen (Über- und Unter­span­nungsschutz, Übertemperatur­abschaltung) und die Steue­rung des Ladungs­ausgleichs. Beim Referenz­design von ams werden alle diese Funk­tionen von der internen Logik des AS8506 über­nommen. Diese Funk­tionen können vom Anwen­der schnell und einfach konfi­gu­riert werden; die Konfi­gu­ra­tions­daten werden in einem internen OTP-Speicher abgelegt. Der IC enthält auch die für den passiven Ladungs­ausgleich benö­tigten MOSFETs. Während des Ladens werden die Span­nungen sämt­licher Zellen mit einer vom Anwen­der program­mierten Refe­renz-Schwellenspannung ver­glichen. Zellen, deren Span­nung den vorge­gebenen Schwel­len­wert übersteigt, werden über den MOSFET so weit entladen, bis alle Zellen die Schwellenspannung erreicht haben und die Batte­rie voll geladen ist; der maxi­male Entladestrom beträgt 100mA. Durch diese Archi­tek­tur, bei der die Batte­rie­über­wachungs- und Ladungs­ausgleichs­funk­tionen von dem Span­nungs­über­wachungs-IC AS8506 übernommen werden, erübrigt sich ein dedizierter Mikro­con­troller, wie er bei herkömm­lichen Pedelec-Batte­rie-Designs notwen­dig ist. Wenn ein AS8506 einen Über­span­nungs-, Unter­span­nungs- oder Übertemperatur­zustand erkennt, sendet er ein Interruptsignal an den Motorsteue­rungs-IC des Pedelecs und löst so die Sicher­heitsabschaltung aus. "Beim Kauf eines Pedelecs achten die Verbraucher sehr genau auf die Batte­rie­lebens­dauer, Sicher­heit und Batterielaufzeit – aber auch auf den Preis", sagte Bernd Gessner, Vice President und General Manager der Automotive Business Unit von ams. "Das controllerlose Referenz­design von ams gewähr­leistet eine hervor­ragende Sicher­heit und Batte­rie­-Perfor­mance – und das mit einer einfacheren und kosten­günstigeren Archi­tek­tur als bisher; das hilft Pedelec-Herstel­lern, den Wünschen der Kunden gerecht zu werden." Das Referenz­design ist auf alle Pedelec- oder e-Bike-Batte­rien mit bis zu 14 Lithium-Ionen-Zellen anwend­bar. Bei Bedarf lässt es sich durch Ver­wen­dung mehrerer AS8506 in einer Daisy-Chain-Konfi­gu­ra­tion für Batte­rien mit mehr als 14 Zellen erwei­tern. Die Referenz­design-Dateien stellt ams auf Anfrage zur Verfü­gung. Preis & Verfüg­bar­keit: Der Zellen­über­wachungs-IC AS8506 wird bereits in Serie produ­ziert und kostet $9,10 bei Abnahme von 1.000 Stück.