Diagnose & Modellierung

Der sichere Betrieb von Li-Ionen Batterien erfordert ein zuverlässiges Batteriemanagementsystem (BMS). Dieses überwacht die Betriebsgrenzen des Batteriesystems und ergreift gegebenenfalls Maßnahmen um Schäden am System und dessen Umgebung abzuwenden. Über diese Sicherheitsfunktionen hinaus bestimmt das BMS Zustandsgrößen der Batterie wie den aktuellen Ladezustand, die verfügbare Leistung oder den Alterungszustand. Ferner verfügt das BMS über unterschiedliche Kommunikationsschnittstellen um Daten mit einem übergeordneten System oder der Außenwelt auszutauschen. Die BatterieIngenieure entwickeln sowohl die Hardware als auch die Software für solche Batteriemanagementsysteme. Unsere BMS Produktlinie wird seit 2003 kontinuierlich gepflegt und weiterentwickelt um stets den aktuellen Stand der Technik zu entsprechen bzw. diesen noch zu übertreffen.

Speziell für Bleibatterien bieten wie die Entwicklung von Algorithmen an die sich wegen der komplexereren Chemie wesentlich von Algorithmen für Lithiumbatterien unterscheiden. Während hier in der Regel keine Einzelzellüberwachung stattfinden muss, steht die Zustandserkennung im Vordergrund. So verfügen heutzutage viele Fahrzeuge über einen entsprechenden Sensor am negativen Pol der Fahrzeugbatterie, um neben Größen wie Lade- und Alterungszustand auch Startfähigkeits-, Ladeakzeptanz- und Leistungsvorhersage zu gewährleisten. Diese Informationen werden zur Optimierung der Betriebsstrategie im Fahrzeug benötigt.

Neben der Zustandserkennung bieten wir für Blei- und Li-Ionen Batterien auch die Erstellung bzw. Durchführung von Simulationen an. Hier unterscheidet man zwischen ortsaufgelösten Modellen, die die einzelnen Prozesse (z.B. Diffusion) in den Zellen abbilden, und impedanzbasierten Modellen. Bei dieser Variante wird ein passendes Ersatzschaltbild der Batterie entworfen, und durch Messung parametriert. So kann das elektrische Verhalten der Zelle oder Batterie simuliert werden. Ergänzend hierzu können auch Alterungsmodelle berücksichtigt werden, die die Erhöhung des Innenwiderstands und die Kapazitätsabnahme ermitteln.

Ersatzschaltbild einer Zelle als Grundgerüst für die Simulation

Ersatzschaltbild einer Zelle als Grundgerüst für die Simulation

Kundenspezifisches BMS

Kundenspezifisches Batteriemanagementsystem mit Anzeige und Steuereinheit