Wie man den BMS-Strom für ein Lithium-Batteriepaket berechnet

Die Wahl des richtigen BMS-Stroms ist nicht so einfach wie die Batteriekapazität anzupassen.

Eine 20Ah-Batterie benötigt nicht automatisch ein 20A BMS, und eine 100Ah-Batterie benötigt nicht unbedingt ein 100A BMS. Der korrekte Strom hängt hauptsächlich von dertatsächliche Last, Batteriespannung, Dauerstrom, Spitzenstrom, Ladestrom und Betriebsbedingungen.

Wie berechnet man also den BMS-Strom korrekt? Im Folgenden finden Sie die häufigsten Fragen, die Ingenieure beantworten sollten, bevor sie sich für ein BMS entscheiden.

Welche Informationen brauche ich, bevor ich den BMS-Strom berechnen kann?

Beginnen Sie mit den elektrischen Anforderungen des Geräts und nicht nur mit der Batteriekapazität.

Du solltest wissen:

Parameter	Warum es wichtig ist
Batteriespannung	Bestimmt den Strom für eine gegebene Leistung
Kontinuierliche Lastleistung	Verwendet zur Berechnung des normalen Entladestroms
Spitzenlastleistung	Bestimmt die kurzfristige Stromnachfrage.
Umrichterwirkungsgrad	Beeinflusst den tatsächlichen Batteriestrom
Maximaler Ladestrom	Bestimmt den BMS-Ladungsstrombedarf
Spitzenzeit	Hilft zu bestimmen, ob das BMS den Überstromschutz auslöst
Zellkonfiguration	Bestimmt die aktuelle Leistungsfähigkeit des kompletten Packs

Für ein individuelles Batterieprojekt ist es außerdem hilfreich, Betriebstemperatur, Steckverbinder, Drahtgröße, erwarteten Arbeitszyklus und verfügbare Batteriemaße zu kennen.

Wenn Sie noch entscheiden, welche Art von BMS geeignet ist, sehen Sie sich unseren Leitfaden anWie man das richtige BMS für ein Lithium-Akkupaket auswählt.

Was ist die Grundformel für BMS Current?

Für eine einfache Gleichstromlast kann der Batteriestrom geschätzt werden mit:

Strom (A) = Leistung (W) ÷ Spannung (V)

Zum Beispiel, wenn eine 12V-Batterie eine 60W-Last liefert:

60W ÷ 12V = 5A

Die Last erfordert ungefähr5A.

Allerdings sind echte Batteriesysteme oft komplizierter, da sich die Spannung während der Entladung ändert und das System einen DC-DC-Wandler, Wechselrichter, Motorcontroller oder andere Leistungselektronik verwenden kann.

In solchen Fällen sollte auch die Effizienz berücksichtigt werden.

Eine praktischere Formel lautet:

Batteriestrom = Lastleistung ÷ (Batteriespannung × Effizienz)

Sollte ich die Nennspannung oder die minimale Batteriespannung verwenden?

Bei konstanten Stromlasten kann die Verwendung nur der nominalen Batteriespannung den maximalen Batteriestrom unterschätzen.

Angenommen, eine 4S-Lithium-Ionen-Batterie hat:

• Nennspannung: 14,8 V
• Niedrigere Betriebsspannung: ca. 12V
• Lastleistung: 120W
• Leistungsumwandlungseffizienz: 90 %

Bei Nennspannung:

120 ÷ (14,8 × 0,90) = 9,0A

Bei 12V:

120 ÷ (12 × 0,90) = 11,1A

Der Batteriestrom steigt, wenn die Batteriespannung sinkt.

Aus diesem Grund sollten BMS-Stromberechnungen dieNiedrigste erwartete Betriebsspannung, insbesondere für Geräte, die versuchen, eine relativ konstante Ausgangsleistung aufrechtzuerhalten.

Wie viel Sicherheitsmarge sollte ich hinzufügen?

Ein BMS sollte normalerweise nicht kontinuierlich an seinem absoluten Stromlimit arbeiten.

Ein praktischer Ausgangspunkt ist es, eine gewisse Strommarge über der berechneten kontinuierlichen Last bereitzustellen.

Zum Beispiel:

Erforderlicher BMS-Strom = maximaler Dauerstrom × Sicherheitsfaktor

Wenn der berechnete Dauerstrom 11,1A beträgt und eine Marge von 25 % verwendet wird:

11,1A × 1,25 = 13,9A

Ein BMS mit einem Dauerstrom von ungefähr14Adaher wäre aus Sicht der Grundstromberechnung erforderlich.

In der Praxis hängt die Wahl eines 15A- oder 20A-Designs von Faktoren wie PCB-Temperatur, MOSFET-Leistung, Batteriegehäuse, Luftstrom, Drahtgröße, Steckverbinderwert und Spitzenstrom ab.

Eine höhere Stromzahl, die auf einem BMS gedruckt ist, bedeutet nicht automatisch, dass das gesamte Batteriepaket diesen Strom sicher liefern kann.

Wie berechne ich den Peak-BMS-Strom?

Der Dauerstrom und der Spitzenstrom sollten getrennt berechnet werden.

Viele Geräte benötigen kurzzeitig einen deutlich höheren Strom während:

• Motorstart
• Pumpenstart
• Drahtlose Übertragung
• LTE/5G-Kommunikation
• Start des Kompressors
• Servobewegung
• Hochleistungs-LED-Aktivierung
• Elektrowerkzeugbeschleunigung

Angenommen, die vorherige 12V-Betriebsbatterie liefert kurzzeitig eine Spitzenlast von 220W bei 90 % Wirkungsgrad.

Der ungefähre Spitzenstrom ist:

220 ÷ (12 × 0,90) = 20,4A

Das ausgewählte BMS muss diesen Spitzenstrom daher für die erforderliche Dauer tolerieren.

Es reicht nicht, nur auf die kontinuierliche BMS-Bewertung zu achten. Sie sollten auch prüfen:

BMS Parameter	Was man überprüfen sollte
Dauerentladungsstrom	Normale Betriebslast
Spitzenentladungsstrom	Maximale temporäre Last
Spitzenzeit	Wie lange der Gipfel getragen werden kann
Überstromschwelle	Stromstärke, die Schutz auslöst
Detektionsverzögerung	Wie schnell der Schutz reagiert
Genesungszustand	Wie das BMS den Betrieb wieder aufnimmt

Dies ist besonders wichtig für Motoren und Kommunikationsgeräte, da ein Stromspitze eher ein normaler Betrieb als ein Fehler sein kann.

Ist der BMS-Strom dasselbe wie die Batteriekapazität?

Nein.

Batteriekapazität wird gemessen inAh, während der Strom in gemessen wirdA.

Zum Beispiel können zwei Akkus beide 20 Ah haben, aber völlig unterschiedliche Anwendungen haben.

Ein 20-Ah-Akku kann ein 2A-Gerät für viele Stunden mit Strom versorgen.

Eine weitere 20-Ah-Batterie kann einen Motor versorgen, der kontinuierlich 30A und 60A beim Start benötigt.

Ihre Kapazität ist dieselbe, aber ihre BMS-Anforderungen sind sehr unterschiedlich.

Deshalb kann die Wahl eines BMS allein aufgrund der Batteriekapazität zu falscher Größe führen.

Wie beeinflusst die Zellkonfiguration den BMS-Strom?

Das BMS kann nicht sicher mehr Strom liefern, als die Batteriezellen selbst tragen können.

Bei parallel geschalteten Zellen wird der Laststrom zwischen den parallelen Zellen geteilt.

Zum Beispiel teilt eine 4P-Konfiguration idealerweise den Packstrom auf vier parallele Zellen.

Wenn der Akku 20A liefert:

20A ÷ 4 = ungefähr 5A pro Zelle

Die tatsächliche Stromverteilung hängt jedoch von der Zellkonsistenz, dem Widerstand, der Temperatur, dem Design der Sammelschienen und der Verbindungsqualität ab.

Die ausgewählten Zellen müssen daher unter den realen Betriebsbedingungen den erforderlichen Strom tragen.

Der vollständige Stromweg sollte gemeinsam ausgewertet werden:

Zelle → Nickel/Sammelschiene → BMS → Draht → Stecker → Gerät

Ein 40A BMS macht eine Batterie nicht zu einer 40A-Batterie, wenn die Zellen oder der Anschluss nur sicher 10A unterstützen können.

Wie berechne ich den BMS-Ladestrom?

Der Ladestrom sollte ebenfalls separat vom Entladestrom überprüft werden.

Der BMS-Ladeweg muss den maximal vom Ladegerät gelieferten Strom tragen.

Wenn zum Beispiel das Batterieladegerät einen maximalen Strom von 5A liefert, muss der BMS-Ladekreis mindestens diesen Betriebszustand sicher unterstützen.

Allerdings muss der Endladestrom ebenfalls innerhalb der Grenzen der Batteriezellen bleiben.

Erhöhen Sie den Ladestrom nicht, nur weil das BMS einen höheren Stromwert hat.

Zellenspezifikation, Temperatur, Ladespannung und Batteriekonfiguration bestimmen weiterhin die akzeptablen Ladebedingungen.

Ist BMS-Strom dasselbe wie Überstromschutz?

Nein.

Das ist ein wichtiger Unterschied.

Ein BMS kann einen Nenndauerstrom von 20A haben, aber einen Überstromschutzschwellenwert deutlich über 20A.

Der kontinuierliche Wert beschreibt den Strom, den das BMS während des normalen Betriebs führen soll.

Der Überstromschwellenwert bestimmt, wann das BMS den Strom als abnormal betrachtet und die Batterie abkoppelt.

Zum Beispiel kann ein System kontinuierlich unter 20A arbeiten, aber kurzzeitig einen höheren Startstrom zulassen, bevor der Schutz aktiviert wird.

Die genauen Werte hängen von den MOSFETs, der Sensorschaltung, dem PCB-Design, der Firmware, der Temperatur und den Anwendungsanforderungen ab.

Brauche ich eine BMS oder nur einen PCM?

Nicht jede Lithiumbatterie benötigt ein kompliziertes, intelligentes BMS.

Kleine 1S-Lithium-Polymer-Batterien benötigen möglicherweise nur einen grundlegenden Schutzschaltkreis, der Folgendes bietet:

• Überladungsschutz
• Überentladungsschutz
• Überstromschutz
• Kurzschlussschutz

Größere Mehrserien-Batteriepacks benötigen möglicherweise Zellüberwachung, Balancierung, SOC-Berechnung, Kommunikation und fortschrittlicheren Schutz.

Wenn Sie unsicher sind, welche Architektur geeignet ist, lesen Sie esBMS vs. PCM: Was ist der Unterschied zwischen Lithium-Akkupaketen?.

Was sollte ich an einen Batteriehersteller schicken?

Wenn Sie einen Hersteller bitten, den BMS-Strom zu berechnen, geben Sie so viele tatsächliche Lastinformationen wie möglich an.

Die nützlichsten Informationen umfassen:

Erforderliche Informationen	Beispiel
Batteriespannung	14,8V
Kapazität	5Ah
Kontinuierliche Last	8A
Maximale kontinuierliche Last	12A
Spitzenstrom	25A
Spitzenzeit	3 Sekunden
Ladestrom	3A
Betriebstemperatur	-10°C bis 45°C
Steckverbinder	Spezifiziertes Modell
Anwendung	Medizinisches Gerät / Roboter / POS / Industrieausrüstung

Für Produkte mit Motoren, drahtlosen Modulen, Pumpen, Heizungen oder anderen intermittierenden Lasten ist die Bereitstellung einer echten Stromwellenform noch nützlicher.

Bei GLOFLUX können Batteriezellen, BMS oder Schutzschaltung, Verkabelung, Steckverbinder, NTC, mechanische Struktur und tatsächliche Belastungsanforderungen gemeinsam bewertet werden, um ein individuelles Lithium-Batteriepaket zu entwickeln.

Abschließende Gedanken

Die einfachste BMS-Stromberechnung beginnt mit:

Strom = Leistung ÷ Spannung

Aber ein zuverlässiges Batteriedesign sollte noch weiter gehen.

Du solltest berechnenDauerstrom, Spitzenstrom, Ladestrom, Mindestspannungsstrom, Effizienzverluste und angemessene BetriebsmargeGetrennt.

Das BMS muss außerdem mit den Zellen, der Verkabelung, den Steckpunkten, der Leiterplatte, dem thermischen Design und der tatsächlichen Anwendung abgestimmt werden.

Mit anderen Worten, die richtige Frage ist nicht einfach:

"Wie viele Ampere sollte mein BMS haben?"

Eine bessere Frage ist:

"Welchen Strom muss meine Batterie unter den schlimmsten normalen Betriebsbedingungen kontinuierlich und vorübergehend liefern?"

Sobald diese Informationen klar sind, wird die Auswahl des richtigen BMS viel einfacher.

FAQ

Wie berechne ich den korrekten BMS-Strom?

Berechnen Sie den maximalen kontinuierlichen Strom auf der Batterieseite unter Verwendung von Lastleistung, Batteriespannung und Systemeffizienz. Überprüfen Sie dann den Spitzenstrom separat und geben Sie eine entsprechende Betriebsmarge an.

Braucht eine 100Ah-Batterie ein 100A BMS?

Nein. Batteriekapazität und BMS-Strom sind unterschiedliche Parameter. Eine 100-Ah-Batterie kann je nach tatsächlicher Last einen viel kleineren oder größeren BMS verwenden.

Kann ich ein höherwertiges BMS verwenden als erforderlich?

Ja, vorausgesetzt, Spannung, Chemie, Schutzeinstellungen, Zellen, Drähte und Steckverbinder sind kompatibel. Eine höhere BMS-Wertung erhöht die sichere Stromversorgung der Zellen nicht.

Wie viel aktuelle Marge sollte ein BMS haben?

Eine Marge von 20–30 % über dem normalen maximalen Dauerstrom kann ein nützlicher Ausgangspunkt sein, aber der Endwert sollte entsprechend thermischer Leistung, Spitzenlast und BMS-Design überprüft werden.

Was passiert, wenn der BMS-Current Rating zu niedrig ist?

Das BMS kann während des normalen Betriebs überhitzen oder einen Überstromschutz auslösen, was zu unerwarteten Batterieausfällen führt.

Sollte der Startstrom des Motors bei der Auswahl eines BMS berücksichtigt werden?

Ja. Motoren können beim Start viel mehr Strom ziehen, daher sollten sowohl der Spitzenstrom als auch die Spitzendauer mit den BMS-Schutzeinstellungen überprüft werden.