BMS Batterie-Managment-System          

Ein "Akkupack" besteht meist aus mehreren, in Serie geschalteten Zellen.
Schon nach wenigen Ladungen driften die Einzelspannungen leicht 
auseinander (Zellenasymetrie).
Dieser Effekt wird von Ladung zu Ladung stärker, was die Lesistungs-
Faehigkeit des  gesamten Akkupacks zunehmend schwaecht und den
Akkupack nach kurzer Zeit sogar beschaedigen kann. 
Insbesondere bei Lithium Akkus ist es daher zwingend erforderlich,
eine Elektronik in den Akkupack zu integrieren, die nicht nur die Zellen 
überwacht sondern die Zellen auch aktiv ausgleicht (Balancing).
Genau diese Aufgaben uebernimmt das GKA-VPMS. 

Bei diesem patentierten System wird jede einzelne Zelle ueber einen
eigenen Microcontroller in allen wichtigen Parametern (Spannung
Temperatur Ladezustand) ueberwacht und aktiv balanciert.
Die Spannungsmessung erfolgt dabei mit eine Genauigkeit von ± 0,01V!
Jeder Zellen-Microcontroller wandelt zusaetzlich die Zellenspannung in 
ein Digitalsignal um und "sendet" den Spannungswert ueber eine
galvanisch getrennte serielle Schnittstelle zu einem Hauptprozessor. 
Dem Hauptprozessor stehen somit alle Einzelspannungen zur Verfügung.
Wenn eine Zelle die Unterspannungsgrenze erreicht kann der
Hauptprozessor den Fahrstrom dynamisch reduzieren oder sogar ganz 
unterbrechen um so effektiv eine Beschaedigung einer Zelle zu vermeiden.
Bei Erreichen der Ladeschlussspannung wird entsprechend der Ladestrom
begrenzt bzw. das Ladegeraet abgeschaltet.
Tiefentladung oder Überladung einer Zelle ist somit ausgeschlossen.
Zusaetzlich ist der Hauptprozessor in der Lage, verschiedene Sensoren
und Aktoren anzusteuern bzw abzufragen. 
Je nach Bedarf koennen folgende Sensoren/Aktoren 
angeschlossen werden:

- Beruehrungsloser Stromsensor (ohne Shunt); es koennen Stroeme 
  von 0,5-350A gemessen werden. 
  Mit einem Stromsensor in der Akkuleitung kann der Hauptprozessor
  die geladenen und entladenen Energie des Akkus errechnen und die
  Energiemenge in % und Ah anzeigen.

-Temperatursensor; es koennen mehrere Temperatursensoren
  angeschlossen werden wie z.B. Aussentemperatur, 
  Akkutemperatur, Motortemperatur usw.

-Spannungssensor; außer den Zellenspannungen koennen zusaetzlich
 noch andere Spannungen gemessen werden. 
 Dabei stehen zwei verschiedene Messbereiche zur Verfuegung:
 4-20V oder 8-250V z.B um die Bordbatterie (12V) zu ueberwachen 
 oder die Gesamtspannung zu messen.

-digitaler potentialfreier Relaisausgang; 
 es koennen mehrere Relaisausgaenge angeschlossen werden.           
 Z.B. um Ladegeraete, Ventilatoren oder Pumpen einzuschalten.

-Hauptschuetz - um eine Tiefentladung auszuschließen gibt es die 
 Moeglichkeit, ein Hauptschuetz mit dem Bus des VPMS zu verbinden.
 Das Hauptschuetz ist dabei nur dann geschlossen wenn gefahren 
 oder geladen wird.  In der uebrigen Zeit ist der Stromverbrauch 0,0 A

-analoger Optokoppler Ausgang; mit diesem Ausgang kann z.B. auf 
 das Fahrpedal zugegriffen werden um den Stromverbrauch bei fast 
 leeren Akkus zu vermindern.

-Digitaler Zaehleingang; bei Fahrzeugen kann mit diesem Sensor das 
 Tachosignal ausgewertet werden. Der Hauptprozessor ist somit nicht 
 nur in der Lage, die aktuelle Geschwindigkeit anzuzeigen sondern 
 kann auch die gefahrenen Kilometer errechnen und die Maximal-
 geschwindigkeit begrenzen. In Kombination mit einem Stromsensor 
 kann sogar der Durchschnitsverbrauch und die Restreichweite 
 errechnet werden.

 Die gesamte Kommunikation der Buskomponenten laeuft dabei über 
 eine einzige Busleitung. 
 Eine aufwaendige Verkabelung entfaellt.

 Zur Anzeige ist am Hauptprozessor ein Textdisplay angeschlossen. 
 Auf einer Groesse von 2x16 Zeichen werden dem Benutzer alle
 wichtigen Daten angezeigt. 
 Dabei wird das ganze System mit nur einem Knopf bedient.
 Mit einem Dreh navigiert man spielerisch leicht durch die verschiedenen
 Menues und durch druecken des Knopfs wird eine Funktion ausgewaehlt.
 Das System ist flexibel und modular aufgebaut. 
 Zur Zeit werden Lithium- , Blei- und NC-Akkus unterstuetzt. 
 Je nach Art und Anzahl der Sensoren koennen verschiedene
 Gesamtsysteme realisiert werden.
 Vom einfachen Ah-Zähler oder Voltmeter bis zu einem komplexen 
 VPMS  (Vehicle Power Management System) ist alles moeglich !

VMPS auf einem TS-LiFePo Akku-Satz  (mit HALLSENSOR  u.l.)