Shunt-basiertes Strom- und Spannungsmessmodul
Wirkungsgrad und Lebensdauer von Energiespeichern verbessern
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
0,1 Prozent Messgenauigkeit
Bei Li-Ionen-Batterien reicht der Spannungsbereich bis zu 800 V. Der Strombereich variiert von 600 bis 800 A in Energiespeichersystemen für Wohnhaus-Solaranlagen und bis zu 2,5 kA in Großspeichersystemen für Industrieunternehmen. Das Messmodul der Isabellenhütte ist nun in der Lage, Ströme und Spannungen dieser Bandbreite mit einer initialen Genauigkeit von 0,1% zu messen - in den Datenblättern als Initial Error bezeichnet, als maximaler Fehler von 0,1% bezogen auf den gelesenen Wert (»of Reading«). Dazu Jens Hartmann: »Produkte anderer Messverfahren, die nicht über die kompakte Bauweise des IVT verfügen, messen vergleichsweise höchstens mit einer Genauigkeit von 1%.« Das IVT Modular ist als kleinstmögliche Baugröße konstruiert, die dennoch alle Funktionen abdeckt: In der galvanisch getrennten Version misst das Modul 84 x 86 mm (inklusive Gehäuse und Shunt), in der nicht galvanisch getrennten Variante 84 x 63.
Individuelle Konfiguration
Die modulare Bauweise des IVT Modular ermöglicht Energiespeicher-Herstellern eine große Flexibilität entsprechend ihrer spezifischen Anforderungen: Der Kunde wählt aus den Komponenten Isolation, Überspannungserkennung, Hardware- und Software-Trigger, Strommessbereich, Spannungsmesskanäle, Schnittstellen sowie Eingangsspannung aus. Hinsichtlich der Eingangsspannung gibt es das IVT Modular mit geregelter Versorgung (5 V) oder mit ungeregelter Versorgung (5 bis 12 V oder 7 bis 60 V). Für hohe Spannungen bis 800 V kann der Kunde sein IVT Modular mit galvanisch getrennter Isolation bestellen. Optional ist eine Überspannungserkennung für positive oder negative Ströme vorhanden, die beispielsweise beim Laden oder Entladen der Batterien fließen. Der Schwellwert und eine Hysterese sind über die Software einstellbar. Ebenso wählbar ist ein Hardware Trigger - ein extra Port/Pin, der einen Start der Messreihen durch einen externen Auslöser ermöglicht. Über einen separaten Steckverbinder können mehrere Sensoren in verschiedenen Topologien aufgebaut und gleichzeitig getriggert werden. Ein zusätzlicher Software Trigger ist Bestandteil der internen Software und in jedem Modul implementiert.
Es stehen fünf im Strommessbereich abgestufte Module zur Auswahl, wobei sich die Dauerstrom-Messbereiche qualitativ in der Auflösung unterscheiden:
Strommessbereich: Auflösung
± 100 A: 4 mA
± 300 A: 10 mA
± 500 A: 27 mA
± 1000 A: 47 mA
± 2500 A: 186 mA
Der IVT Modular verfügt über bis zu drei Spannungsmesskanäle pro Sensor. Jeder Kanal besitzt einen Spannungsteiler, damit er einen Messbereich bis 800 V zur Verfügung hat. Die drei Spannungseingänge sind so konfigurierbar, dass sie drei weitere Punkte im System überwachen können. Für die digitale Kommunikation gibt es optional eine CAN- oder eine SPI-Schnittstelle, wobei die CAN-Variante aufgrund der erheblich höheren Störfestigkeit bevorzugt verwendet wird. Die SPI-Schnittstelle empfiehlt sich hauptsächlich für Anwendungen mit kurzen Kommunikationsstrecken.
Zusätzlich zu den wählbaren Modulen verfügt das IVT auch über Features wie eine Diagnose oder einen Bootloader. Mit Hilfe des Bootloaders kann der Anwender eine neue Firmware aufspielen, etwa um neue Funktionen zu aktivieren. Die Diagnose gibt Auskunft über den Einsatz des Sensors: Der Sensor speichert während seines Einsatzes Werte wie maximale Spannung, Strom, Temperatur sowie die Betriebsstunden, die für statistische Auswertungen genutzt werden können.
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