Prüfung eines Batterie-Management-Systems mittels Batteriezellen-Simulator und Testautomatisierung

Die Batterie für den Antrieb eines Elektrofahrzeugs besteht i.d.R. aus 96 bis 120 Einzelzellen und einem Batteriemanagementsystem (BMS), welches die Einzelzellen überwacht. Ein Defekt einer einzigen Batteriezelle führt zum Ausfall der Gesamtbatterie. D.h., die Gesamtbatterie ist nur so gut wie deren schlechteste Batteriezelle. Batterieausfälle können durch Überladung, Tiefentladung, eine zu niedrige oder zu hohe Umgebungstemperatur oder schlechte chemische Eigenschaften auftreten. Die wesentliche negative Beeinflussung ist jedoch, dass durch Produktionstoleranzen und Alterung die Zellen in ihrer Spannungslage auseinander driften. Für eine lange Lebensdauer und damit verbundene längere Reichweite auch nach einer gewissen Zeit, müssen die Spannungs-Niveaus aller Zellen gleich gehalten werden. Mit Hilfe von sog. Balancing-Verfahren werden schlechte Zellen „regeneriert“. Das Batterie- Steuergerät sorgt damit nicht nur für die Sicherheit der Batterie, sondern auch den Ausgleich der Zell-Spannungen. Um nun sämtliche Sicherheitsmechanismen, aber auch Algorithmen wie das Zell-Balancing prüfen zu können, wird ein Batteriezellen- Simulator/Emulator mit benötigt. Die emulierten Batteriezellen sind in all ihren Eigenschaften parametrierbar und können so für das Batteriemanagementsystem alle notwendigen Zustände bzw. Störungen emulieren. Um sowohl die Ladung als auch die Entladung einer Batteriezelle nachbilden zu können, werden am Batteriemanagementsystem pro Zelleingang jeweils eine Quelle und eine Senke benötigt.