Fortschrittliche Batteriemanagementsysteme (BMS) mit Echtzeit-Steuerungsstrategien können sicherstellen, dass die Batterien von Elektrofahrzeugen normal und innerhalb eines sicheren Betriebsbereichs arbeiten. Oftmals verfügt das BMS über einen integrierten Ersatzschaltkreis (ECM, siehe Abbildung 1), der den Ladezustand (SOC), den Gesundheitszustand (SOH) und den Funktionszustand (SOF) der Batterie anhand präziser mathematischer Modelle genau berechnet.

▲Abbildung 1 –Batteriezellen-ECM
V_oc: Ruhespannung; R_o:ohmscher Widerstand; R_c1/R_c2: Polarisationswiderstand; C₁/C₂: Polarisationskapazität; I_L: Ausgangsstrom; V_L: Klemmenspannung

Der ohmsche Widerstand (RO) in Abbildung 1 ist ein wichtiger Indikator für die Bewertung der Ausgangsleistung der Batterie. Um diesen Parameter genau zu bestimmen, müssen kurzzeitige Spannungs- und Stromänderungen mit einer Abtastgeschwindigkeit von bis zu 1 mS zum Zeitpunkt des Ladens oder Entladens erfasst werden. Nur so lassen sich der ohmsche Widerstand effektiv vom Polarisationswiderstand (RP) und der Polarisationskapazität (CP) trennen. Dies zeigt auch, dass der Schlüssel zur korrekten Ermittlung des ohmschen Widerstands eines ECM darin liegt, ob das Lade-/Entladegerät kurzzeitige Spannungsänderungen erfassen kann.

Ein ECM, das den tatsächlichen Zustand der Batteriezelle zuverlässig wiedergibt, erfordert den Einsatz hochpräziser Lade- und Entladegeräte zur Messung von Spannung, Strom und Temperatur, um genaue Modellparameter zu ermitteln. Die Identifizierung erfordert in der Regel die in Abbildung 2 gezeigte HPPC-Testkurve (Hybrid Pulse Power Characterization), um die Spannungs- und Stromeigenschaften zu ermitteln und dann den ohmschen Widerstand, den Polarisationswiderstand und die Polarisationskapazität abzuleiten.

▲Abbildung 2 – HPPC-Testablauf

Die Lade- und Entladetestlösungen Chroma 17010 erreichen eine Transientenabtastung von 1 mS, mit der die kurzfristigen Veränderungen während des gesamten elektrischen Tests genau erfasst werden können, wie durch die roten Kreise in Abbildung 3 dargestellt. In Kombination mit der einfachen schrittweisen Bearbeitung der Testsoftware Chroma Battery LEx können Benutzer den SOC direkt als Testpunkt eingeben und schnell einen vollständigen HPPC-Testplan entwickeln. Das System berechnet dann automatisch RO und RP durch die eingebaute Variablendefinitionsfunktion und die arithmetische Formel der Software. Die Ergebnisse werden direkt im Prüfbericht angezeigt, so dass eine solche umfassende Prüfung bequem durchgeführt werden kann.

Mit über 30 Jahren Erfahrung auf dem Gebiet der Präzisionsprüfgeräte ist Chroma führend im Bereich automatisierter Prüfsysteme. Als Spezialist für eine breite Palette von Prüfanwendungen im Bereich Energie und Elektrizität bewegt sich das Unternehmen kontinuierlich auf der Welle neuer Trends im Bereich der neuen Energien. Entsprechend engagiert sich Chroma aktiv in den Bereichen Elektrofahrzeuge, Energiespeichersysteme und anderen Branchen, um eine umfassende Palette von Testlösungen anzubieten.

▲Abbildung 3 – 1 ms Transienten-Abtastpunkt bei HPPC-Test