BMS-unabhängige Testsysteme
Batterietemperatur effizient überwachen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Testgeräte für die Entwicklung
Sobald die Ursachen für Batterieausfälle (siehe Mechanismen und Auswirkungen von Batterieausfällen) bekannt sind (Bild 2), lässt sich mithilfe von Batterie-Emulationssoftware der Abfall der Batteriekapazität im Laufe der Zeit besser verstehen und vorhersagen. Weiterhin kann die Batterie-Emulationssoftware die Auswirkungen der Temperatur auf die Lebensdauer der Batterie vorhersagen.
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Vor der Emulation einer Batterie muss zunächst ein Profil erstellt werden. Dazu muss bekannt sein, wie viel Energie die Batterie speichern und abgeben kann, wenn sie sich im Laufe der Zeit entlädt. Die Leerlaufspannung und der Innenwiderstand ändern sich, wenn sich die Batterie entlädt. Daher müssen diese unbedingt abgebildet sein, damit die Batterieprofile die tatsächliche Leistung der Batterie genau widerspiegeln. Bild 3 ist ein Beispiel für ein typisches Diagramm. Ein Ingenieur kann ein Batterieprofil mithilfe einer Batteriemodellierungssoftware erstellen oder ein Profil von einem Batterieanbieter erhalten. Ein von einer Modellierungssoftware erstelltes Profil spiegelt den Stromverbrauch für ein bestimmtes Gerät wider und ist genauer als das allgemeine Profil eines Batterieanbieters. Batterieprofile bilden die Grundlage für die Software zur Emulation der Batterie.
Die Auswirkungen der Temperatur auf die Lebensdauer der Batterie sind unbedingt zu berücksichtigen. Bild 4 zeigt, wie sich die Temperatur auf die Kapazitätskurven eines Akkus auswirken kann. Anhand von Profilen, die bei verschiedenen Temperaturwerten erstellt wurden, lassen sich die Auswirkungen der Temperatur auf die Lebensdauer der Batterie besser vorhersagen.
Sobald die Batterieprofile erstellt sind, können mithilfe von Batterie-Emulationssoftware Batteriezyklen durchgeführt werden, um den Kapazitätsverlust und die Verkürzung der Lebensdauer des Akkus zu ermitteln. Die Batterieleistung kann im Laufe eines Lebens durch Laden und Entladen erheblich abnehmen. Deshalb ist es wichtig, den Batteriezyklus zu simulieren. Das lässt sich mit Software für Batterietests und -emulationen leicht bewerkstelligen. Die Software muss die Erzeugung beliebiger Signalformen und die Datenprotokollierung unterstützen. Auch die Möglichkeit, unterschiedliche Signalformen für das Laden und Entladen einer Batterie zu erstellen, ist von großem Nutzen.
Entwickler können mehrere unterschiedliche Lade- und Entladesequenzen kombinieren, um komplexe Zyklusprofile zu simulieren und damit festzustellen, wie sich die Leistung einer Batterie im Laufe der Zeit verschlechtert. Mit Emulations-Softwarelösungen können Ingenieure beispielsweise bis zu 1000 Zyklen durchführen, um den Alterungseffekt und die Zuverlässigkeit der Batterie unter Sequenztestbedingungen zu bestimmen (Bild 5).
Die Batterietest- und Emulationssoftware PathWave BenchVue BV9210B / 11B von Keysight kann zusammen mit dem DC-Leistungsanalysator N6705C und den SMU-Modulen N6781A oder N6785A Batterieprofile, Batterieemulation, Stromverbrauchsanalysen und Batteriezyklustests durchführen.
Fazit
Ein vom BMS unabhängiges Testsystem zur Überwachung des Batteriezustands und der Temperatur ist unerlässlich. Es hilft, potenzielle Probleme wie thermisches Ungleichgewicht, Hotspots und Änderungen der Umgebungstemperaturen zu erkennen, die die Gesamtleistung des Batteriesystems beeinträchtigen können, selbst wenn bereits ein BMS vorhanden ist.
Dieses unabhängige Batterietestsystem kann als Testvalidierungssystem und als externes redundantes Sicherheitssystem dienen. Es lässt sich so erweitern, dass es alle Anforderungen an ein Batterietestsystem erfüllt. Ebenso hilft es bei der Fehlersuche bei Batterieausfällen und -problemen. Mit einigen zusätzlichen Set-ups und Batteriesoftwareanwendungen lässt es sich auch als Batterieemulator verwenden, um die Entwicklung besserer batteriebetriebener Anwendungen zu unterstützen.
Die Autoren
Bernard Ang
ist Product Marketing Manager bei Keysight Technologies mit Schwerpunkt auf Datenerfassungssysteme, Funktionsgeneratoren und Digitalmultimeter. Ang ist bereits seit 29 Jahren beim Unternehmen.
Brian Whitaker
ist Product Marketing Manager bei Keysight Technologies für AC- und DC-Stromversorgungen und elektronische Lasten. Vor seinem Wechsel zu Keysight war er für Texas Instruments, 3M, SolarWinds und Ping Identity tätig.
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