Praxisnahe Simulation von Batterien Batterieemulation verkürzt Testzeit

Simulation von Batterien
Simulation von Batterien

Der Trend hin zu größerer Mobilität erfordert immer mehr Akkus. Batterien und Ladegeräte müssen jedoch geprüft werden, bevor sie in einem Gerät verbaut werden. Dabei setzen immer mehr Anwender auf Simulation.

In den vergangenen Jahren ist das Bewusstsein für nachhaltiges, ökologisch korrektes Handeln in unserer Gesellschaft stetig gestiegen; der Begriff der Energieeffizienz erlangt eine immer größere Bedeutung. Beim Kauf eines neuen Kühlschranks oder Fernsehers kann der Verbraucher genau sehen, welcher Effizienzklasse das Gerät angehört. Beim Autokauf sind für viele Kunden inzwischen Kraftstoffverbrauch und CO2-Emmission wichtiger als Pferdestärken und Höchstgeschwindigkeit. Um die Energieeffizienz beim Auto zu verbessern, werden immer mehr Systeme so entwickelt, dass sie frei werdende Energie in die Batterie zurückspeisen. Viele Bremssysteme speisen beispielsweise die beim Bremsen freiwerdende Energie wieder zurück, einige Hersteller gewinnen sogar Energie aus der Temperatur der heißen Abgase.

Ein anderer wichtiger Trend unserer Gesellschaft ist der hin zu immer größerer Mobilität. Dieser Trend hat zur Folge, dass immer mehr Geräte mit Akkus ausgestattet werden. Ein gutes Beispiel dafür findet sich im Bereich der elektrischen Handwerkzeuge, der sogenannten „Power Tools“. Während es früher undenkbar war, dass am Bau eine batteriebetriebene Kreissäge zum Einsatz kommt, so ist dies heute (fast) normal.

Ob nun ein rückspeisendes Bremssystem entwickelt wird, ein Ladegerät für ein elektrisches Handwerkzeug oder irgendein anderes System, das eine Batterie lädt: Die Entwickler stehen immer vor der Frage, wie das System effizient und sicher getestet werden kann.

Batterieemulation verkürzt Testzeit

Das Testen mit realen Batterien ist nicht immer erwünscht, auch wenn Batterien heutzutage bei normaler Nutzung sehr sicher sind. Häufig geht es jedoch darum, das Verhalten der Ladeelektronik zu testen, wenn die Batterie über- oder tiefentladen ist oder sich außerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs befindet. Solche Betriebszustände verursachen in der Regel irreversible Schäden an den Batterien, d.h. für jede Prüfungswiederholung muss auch eine neue Batterie bereitgestellt werden. Im Ex­tremfall kann der zu untersuchende Batteriezustand auch mit einem Austritt von umweltgefährdenden und/oder giftigen Substanzen einhergehen, weshalb eine Emulation der Batterie beim Testen von Ladeelektronik auch aus Sicherheitsaspekten sinnvoll sein kann.

Ein weiterer Vorteil ist die signifikante Verkürzung der Testzeit durch die Verwendung eines Batterieemulators. Wird mit realen Batterien gearbeitet, so muss die Batterie vor jedem Test erst einmal in einen anwendungsrelevanten Betriebszustand gebracht werden. Dabei geht sowohl durch Laden und Entladen als auch durch evtl. notwendige Abkühl- und Aufheizprozesse mitunter viel Zeit verloren. Bei einem Batterieemulator kann der gewünschte Betriebszustand durch entsprechende Parametrierung einfach eingestellt werden.

Bild 1 zeigt Anwenderdaten von neun Messdurchgängen mit und ohne Batterieemulation. Durch den Batterieemulator konnte die Messzeit um 70 % reduziert werden.

Batterien altern und haben eine begrenzte Lebensdauer. Der größte Vorteil bei der Verwendung eines Batterieemulators zum Testen von batteriespeisender Elektronik liegt darin, dass er diesen Unsicherheitsfaktor eliminiert und reproduzierbare Messergebnisse liefert.