Batteriemanagement

Traktionsbatterie und Batteriemanagementsystem für E-Kleinbusse

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Für Lithium-Ionen-Zellen entwickelt

Kreisel Electric setzt bei seinen E-Fahrzeugen auf das Batteriemanagementsystem mBMS von Sensor-Technik Wiedemann (STW). Das mBMS wurde speziell für den Einbau in Traktionsbatterien mit Lithium-Ionen-Zellen entwickelt. Dazu vereint es alle erforderlichen Funktionen in einem konfigurierbaren Baukasten aus Elektronik- und Software-Komponenten. Für den Batteriehersteller besteht somit keine Notwendigkeit mehr, Elektronik selbst entwickeln zu müssen, denn das mBMS enthält bereits alle elektronischen Funktionen in kompakter Bauform und lässt sich über Datensätze einfach konfigurieren.

Erst die Vollständigkeit des Funktionsumfangs macht das mBMS zum System. Dazu gehört insbesondere eine umfassende Sensorik für Zellspannungen, Zelltemperaturen, Ströme, Kühlmitteltemperaturen, Batteriespannungen und Isolationswerte. Aufgrund der gewonnenen Sensordaten entscheidet das mBMS, ob ein Einschalten der Batterie gefahrlos möglich ist oder ob ein Abschalten aus Sicherheitsgründen erforderlich wird. Liegt ein solcher Fall vor, entscheidet es autonom und löst aktiv eine Trennung der Batterie vom Verbraucher aus – die Trennung gilt als „sicherer Zustand“.

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Normenkonforme Sicherheitsfunktionen

Lithium-Ionen-Batterien bergen ein intrinsisches Gefahrenpotenzial, das durch eine Kombination aus konstruktiven und elektronischen Maßnahmen beherrscht werden muss. Diese Sicherheitsfunktionen sind ein wesentlicher Bestandteil eines Batteriemanagementsystems. Ihre Implementierung ist den geltenden Vorschriften und Bestimmungen für funktional sichere Systeme unterworfen, wie sie in der Norm IEC 61508 und davon abgeleiteten anwendungsspezifischen Normen festgelegt sind.

Das mBMS verfügt über einen separaten Applikations-Controller, der von den funktional sicheren Komponenten vollständig entkoppelt ist und der komplexe Algorithmen zur Zustandsbestimmung ausführt. Dazu gehören die Vorhersage der aktuellen Leistungsfähigkeit (power prediction – PP), des Ladezustands (state of charge – SOC) und des Alterungszustands der Batterie (state of health – SOH). Die Algorithmen sind wiederum von Konfigurationstabellen gespeist, die der Batteriehersteller aus Charakterisierungsdaten der Zellen gewonnen hat. Eine weitere Grundlage sind aber auch aktuell bestimmte Temperaturen, Spannungen, Ströme und Innenwiderstände.

Hilfreiche Zusatzfunktionen

Eine ganze Reihe von Zusatzfunktionen wie beispielsweise das Ausgleichen des Ladezustands der einzelnen Batteriezellen (Balancing) oder das kontrollierte und adaptive Vorladen der Kondensatoren in der Leistungselektronik (Pre-Charge) vervollständigen das System.

Alle diese elektronischen Funktionen sind so realisiert, dass sie den gängigen Standards nach Hochvolt-Sicherheit und elektromagnetischer Verträglichkeit entsprechen. Die Komponenten decken einen weiten Strom- und Spannungsbereich ab und entsprechen den Standards der Automobilindustrie. So kann sich der Hersteller Kreisel Electric darauf verlassen, dass auch die von ihm gelieferten Batteriesysteme den erforderlichen Standards entsprechen. (jv)

* Ulrich Huber ist Projektmanager, Dietmar Schrägle ist Senior Sales Manager bei STW

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