Schwerpunkte

Akkus für Elektrofahrzeuge

Mehr Reichweite und weniger Kabel

25. Februar 2021, 09:00 Uhr   |  Mark Ng

Mehr Reichweite und weniger Kabel
© Gorodenkoff – shutterstock.com

Im Boden eines E-Fahrzeuges integrierter Energiespeicher.

Wenn bei der nächsten Generation von Batteriemanagement-Systemen (BMS) auf Funkübertragung gesetzt wird, werden weniger Kabel für die fahrzeuginterne Kommunikation benötigt. Dies kommt der Reichweite und Zuverlässigkeit der Elektromobile zugute.

Wer mit einem Elektrofahrzeug (EV) fährt, wird sich kaum Gedanken um das darin verbaute Batteriemanagement-System machen. Uns als Ingenieuren ist jedoch klar, dass es sich dabei um eine kritische Komponente handelt. So muss das BMS die Spannung und die Temperatur einer jeden Akkuzelle exakt überwachen. Jede Zelle muss hierzu per Kabel mit einem Batteriemonitor-IC verbunden werden, der wichtige Informationen an einen Controller weiterleitet, um den Zustand und die Leistungsfähigkeit des Akkusatzes zu optimieren.

In einem typischen 400-V-Elektrofahrzeug sind, verteilt auf mehrere Akkumodule, nahezu 100 Zellen in Serie geschaltet. Das summiert sich auf einen mehrere Meter langen, komplexen und schweren Kabelbaum, der nicht zuletzt wertvollen Platz im Fahrzeug beansprucht.

Das damit einhergehende Gewicht steigert die Gesamtmasse des Fahrzeugs, die bewegt werden muss, was den Energieaufwand für das Fahren erhöht und damit die Reichweite verringert. Die vielen Kabel und Verbindungen reduzieren die Zuverlässigkeit und steigern die Kosten. Alle diese Punkte werden von den Käufern eines E-Automobils sehr genau registriert.

Funknetzwerk statt Kabelbaum

Die Umstellung auf Funktechnik behebt überdies eine besondere Schwachstelle von Elektronik im Automobil. Gemeint sind potenzielle Ausfälle im Kabelbaum samt den zugehörigen Kabelführungen. Bei einem funkbasierten BMS wird dieser neuralgische Punkt entschärft, sodass dem Automobilhersteller einer der größten Posten bei den Reparaturkosten erspart bleibt, ganz zu schweigen davon, dass es auch einfacher und kostengünstiger wird, zu Servicezwecken auf die Akkuzellen zuzugreifen. Funkbasierte Batteriemanagementsysteme sind außerdem einfacher zu implementieren, da sie nicht viel Verdrahtung benötigen und einen geringeren Konfigurationsaufwand verursachen.

Das neue Funk-Batteriemanagementsystem von Texas Instruments (TI) ersetzt leitungsgebundene Verbindungen durch ein proprietäres, Funkkommunikationsprotokoll. Der Wireless-Mikrocontroller CC2662R-Q1 ermöglicht einen robusten und skalierbaren Datenaustausch per Funk zwischen einem Prozessor im Hostsystem und dem Zellenmonitor-IC, wie dem neuen BQ79616-Q1 von TI.

embedded world Conference
© Nürnberg Messe

embedded world Conference 2021 DIGITAL: 1–5 March

Experts from Texas Instruments will speak at embedded world Conference 2021 Digital.

  
Monday, 1 March  
Session 1.3 Localisation

16:15–16:45

Sub-meter Localization Precision Based on Bluetooth, Clement Chaduc

 

17:15–17:45

Evolution of Location Solutions With Bluetooth LE, Srividya Sundar

Tuesday, 2 March

  

Session 2.5 Bluetooth

13:30–14:00

Optimizing Bluetooth Low Energy for Energy Efficiency, Clement Chaduc

Wednesday, 3 March

  

Session 1.8 Low Energy Devices

13:30–14:00

Power Savings for IoT Devices, Hans-Guenter Kremser

Session 2.8 Bluetooth

13:30–14:00

Improving the Connection Range and Time in Car Access Systems Using Bluetooth Role Switching Techniques, David Lara

Session 4.9 Safety & Security: Security Use Cases

16:15–16:45

Seamless Integration of Cyber Security with Functional Safety will Make Autonomous Driving for Automotive and Industry Solutions Secure and Robust, Thorsten Lorenzen

Session 2.9 Large-Scale Wireless Connectivity

16:45-17:15

Throughput and Latency Concerns When Designing a Mesh Network With Many Nodes, Marie Hernes

 

Sicherheit, vom TÜV geprüft

Experts from Texas Instruments will speak at embedded world Conference 2021 Digital

Monday, 1 March

Session 1.3 Localisation

16:15–16:45

Sub-meter Localization Precision Based on Bluetooth, Clement Chaduc

17:15–17:45

Evolution of Location Solutions With Bluetooth LE, Srividya Sundar

Tuesday, 2 March

Session 2.5 Bluetooth

13:30–14:00

Optimizing Bluetooth Low Energy for Energy Efficiency, Clement Chaduc

Wednesday, 3 March

Session 1.8 Low Energy Devices

13:30–14:00

Power Savings for IoT Devices, Hans-Guenter Kremser

Session 2.8 Bluetooth

13:30–14:00

Improving the Connection Range and Time in Car Access Systems Using Bluetooth Role Switching Techniques, David Lara

Session 4.9 Safety & Security: Security Use Cases

16:15–16:45

Seamless Integration of Cyber Security with Functional Safety will Make Autonomous Driving for Automotive and Industry Solutions Secure and Robust, Thorsten Lorenzen

Session 2.9 Large-Scale Wireless Connectivity

16:45–17:15

Throughput and Latency Concerns When Designing a Mesh Network With Many Nodes, Marie Hernes

Um den Kunden zu helfen, die Herausforderungen im Zusammenhang mit der funktionalen Sicherheit zu überwinden und die Markteinführungszeit zu verkürzen, hat Texas Instruments den TÜV SÜD – eine führende Prüfinstitution auf dem Bereich der funktionalen Sicherheit –beauftragt, das funkbasierte BMS zu untersuchen. Als erstes Funk-BMS-Konzept der Industrie unterstützt es auf der Systemebene die funktionale Sicherheit bis ASIL D. Dies stellt die höchste Stufe der funktionalen Sicherheitsanforderung im Automobil da.

Für die Käufer von Elektrofahrzeugen ist nicht nur der Sicherheitsaspekt relevant. Sie profitieren von einem Funk-BMS in ihrem umweltfreundlichen Elektrofahrzeug durch einen niedrigeren Preis, eine größere Reichweite bietet und höherer Zuverlässigkeit.

Literatur

[1] Revolutionize EV battery management with our wireless BMS solution. Texas Instruments, Website, www.ti.com/wbms.

Der Autor

Mark Ng von Texas Instruments
© Texas Instruments

Mark Ng von Texas Instruments

Mark Ng

arbeitet bei Texas Instruments (TI) als System Engineering Manager mit der Spezialisierung auf Batteriemanagement-Systeme (BMS) für Hybrid- und Elektrofahrzeuge (HEVs/EVs).

Vor dem Wechsel in seine jetzige Position war er für TI in Hongkong als Business Development Manager im Bereich Analog Power Products, als Infrastructure Power Product Manager im Geschäftsbereich High Performance Isolated sowie als Product Marketing Manager in der Sparte Isolated DC/DC Telecom tätig. Ng arbeitete vor dem Umzug nach Hongkong bei TI in Sunnyvale, Kalifornien, USA, als Analog Field Applications Engineer für die amerikanische Vertriebs- und Marketingorganisation. Er hat sein Elektrotechnikstudium an der Santa Clara University mit dem Master (M. Sc.) abgeschlossen.

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