Sicherheits- und Überwachungstechnik eines Lithium-Ionen-Sekundärspeichers für Hybridfahrzeuge
Speicherschutz
Die Sicherheits- und Überwachungstechnik spielt bei der Entwicklung und Konstruktion eines Energiespeichers für Hybridfahrzeuge eine entscheidende Rolle. Dabei greift diese Technik auf der Ebene oberhalb der intrinsischen und konstruktiven Zellensicherheit unterstützend ein.
Sicherheits- und Überwachungstechnik eines Lithium-Ionen-Sekundärspeichers für Hybridfahrzeuge
Die Sicherheits- und Überwachungstechnik spielt bei der Entwicklung und Konstruktion eines Energiespeichers für Hybridfahrzeuge eine entscheidende Rolle. Dabei greift diese Technik auf der Ebene oberhalb der intrinsischen und konstruktiven Zellensicherheit unterstützend ein.
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Angefangen bei der Auswahl geeigneter Komponenten für den Einbau in den Speicher bis zur Endprüfung am Band gilt es, die Anforderungen hinsichtlich der Sicherheit für Mensch und Umwelt zu erfüllen (Bild 1).
Die Lithium-Ionen-Batterie-Technologie ermöglicht eine sehr hohe Energiedichte des Speichers, gleichzeitig muss dieser Energiegehalt aber auch im Fehlerfall beherrscht werden. Für die Entwicklung der ersten Lithium-Ionen-basierten Batterie für den Serieneinsatz in einem Hybridfahrzeug wurde entwicklungsbegleitend Functional Safety Management (FSM) eingeführt.
Funktionssicherheit in der Entwicklungsphase
Die Funktionssicherheit ist schon während der Entwicklungsphase eine wichtige Vorraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung der Anforderungen aus der Norm IEC 61508/ISO WD26262. Dazu wurden Mitarbeiter speziell geschult, die eventuell vorhandenen Gefahren bei Fehlfunktionen der Batteriespeicher zu erkennen und in die Analyse zu integrieren.
Die Ergebnisse der FSM-Analyse sind über die Gefahrenanalyse direkt in den Produktentstehungsprozess eingeflossen. Die ASIL-Bewertungen (automotive safety integrety level) aus der Sicherheitsbetrachtung führten zu der Entwicklung eines umfangreichen Sicherheitspakets, in dem die einzelnen Funktionen ineinander greifen und dadurch den sicheren Betrieb des Speichers bei hoher Gebrauchsdauererwartung ermöglichen. Der zentrale Bestandteil dieses Sicherheitspaketes ist die Überwachungsund Steuerelektronik mit integrierter Software.
Überwachungs- und Steuerelektronik mit integrierter Software
Die Überwachungselektronik ist ein zentraler Baustein der Systemsicherheit eines Energiespeichers, die oberhalb der Sicherheit auf Zellenebene aufsetzt (Bild 2). Die Integration und der langjährige Betrieb von Li-Ion-Zellen in einem Hybridfahrzeug werden aufgrund der Eigenschaften der Lithium-Ionen-Batterie-Technologie erst durch eine moderne Überwachungselektronik mit ausgeklügelten Software-Algorithmen ermöglicht.
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