BMS-Tests

BMS-Tests

Testen von Batteriemanagementsystemen (BMS)

Elektrofahrzeuge benötigen Batteriemanagementsysteme, um ein Maximum an Leistung, Reichweite und Effizienz zu erzielen. Jede Batteriezelle im Fahrzeug muss (per Kabel oder Funk) mit einem Batteriemanagement-Controller (BMC) verbunden sein. Die Automobilhersteller sind bestrebt, die Anzahl und Dichte der Zellen zu maximieren und gleichzeitig die galvanische Trennung aufrechtzuerhalten, was ein korrektes Management noch wichtiger macht. Um für eine hohe Performance und größtmögliche Sicherheit zu sorgen, ist es sehr wichtig, die in Elektrofahrzeugen verwendeten Batteriezellen zu emulieren und die Kommunikation zwischen BMC und Zellmanagement-Controller (Cell Management Controller, CMC) zu überprüfen.

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Ihre Herausforderungen bei BMS-Tests

Optimieren von Überwachung, Steuerung und Management der Batteriezellen mit dem BMS. Beispielsweise reduzieren sowohl Überladung als auch Tiefentladung die Lebensdauer der Batterien, so dass eine korrekte Steuerung über das BMS gewährleistet sein muss:

  • Batteriedefekte könnten zur Überhitzung einer Batterie führen und sogar einen Brand verursachen. Daher sollten Belastungstests der Batterie unter realen Bedingungen durchgeführt werden, bei denen auch Fehlerszenarien wie Überlast und Unterspannungen sowie komplexe Zellprofile auftreten.
  • CMC-Lieferanten müssen den Controller charakterisieren und Produktionstests mit einer flexiblen Zellenemulation durchführen.
  • Validierung des gesamten BMS einschließlich Softwaresimulation und Hardware-in-the-Loop-Tests (HiL-Tests).
  • Durchführung von Zellenausgleichstests: Emulation eines vordefinierten Ladezustands (SoC) für jede einzelne Zelle.

Überprüfen der Kommunikation zwischen CMC und BMC gemäß dem entsprechenden Standard, z.B. CAN, LIN, SPI usw.:

  • Es müssen viele Frames über einen langen Zeitraum hinweg analysiert und bestimmte Frames von Interesse aus allen auf einem Bus übertragenen Frames identifiziert werden
  • Frame-Abstände messen: (Frame zu Frame, Trigger zu Frame, Lückenzeit usw.)
Batteriemanagementsystem (BMS)
Batteriemanagementsystem (BMS)
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Eigenschaften der Testlösungen von Rohde & Schwarz

Testen von Batteriemanagementsystemen:

  • Simulation und Steuerung von einzelnen Batteriezellen mit mehreren Stromversorgungen
  • Vordefinierte und programmierbare Zellenmodelle wie beispielsweise Li-Ion
  • Echtzeitüberwachung von Batteriezellenparametern wie Klemmen- und Leerlaufspannung, Lade- und Entladestrom, Ladezustand (State of Charge, SoC), Innenwiderstand
  • Skalierbar für die benötigte Anzahl von Zellen
  • Schnelle Regelung der Ausgangsimpedanz (einstellbar von -50 mOhm bis 100 Ohm)
  • Digitale I/O-Schnittstelle zur synchronen und schnellen Steuerung aller Batteriezellen

Verifizierung der Kommunikation zwischen CMC und BMC:

  • Analysieren/Dekodieren mehrerer Frames von CAN-, LIN-, SPI- und UART-Bussen über längere Zeiträume
  • Isolieren von wichtigen Frames von Interesse mit umfangreichem Protokoll und Triggerung auf symbolischer Ebene (Daten, Fehlermeldungen, Frame-Start usw.)
  • Der segmentierte Speicher ermöglicht außerdem eine Triggerung und effiziente Erfassung noch größerer Datenmengen
  • Detaillierte Busmessungen und Analyse der dekodierten Daten (Busleerlaufverhältnis, Bitrate usw.)
  • Frame-Timingwerte und -Statistiken messen: (Frame zu Frame, Trigger zu Frame, Lückenzeit usw.)
  • Erweiterte Analysefunktionen wie Spektrumanalyse und Spektrogramm zur Visualisierung von Anomalien, EMI-Effekten und Ereignissen sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich
  • Automatische PWM-Messungen (unipolar und bipolar)

Vorteile der BMS-Testlösungen von Rohde & Schwarz

  • Effizienz: Mehr Flexibilität durch Messgeräte, die sowohl im Labor als auch in der Produktion einsetzbar sind.
  • Sicherheit: Gewissheit dank einer reproduzierbaren und realistischen Testumgebung.
  • Kürzere Produkteinführungszeit: Flexible, schnelle Verifizierung und Optimierung von Cell Monitoring Controllern.
  • Schutz: Keine gefährlichen Zellen erforderlich.
  • Zukunftssicher: Modulares Konzept und skalierbares Design.

Unser Experte

Ralf Oestreicher, Marktsegment-Manager, Rohde & Schwarz

Ralf Oestreicher, Marktsegment-Manager, Rohde & Schwarz

"Das Batteriemanagementsystem ist das Schlüsselelement in Elektrofahrzeugen, genauso wie das Motorsteuergerät für den Betrieb herkömmlicher Autos von zentraler Bedeutung ist. Die Gewährleistung seiner korrekten und sicheren Funktion ist daher entscheidend für optimale Leistung, Reichweite und Effizienz. Wir können heute mit Stolz sagen, dass die BMS-Testlösungen von Rohde & Schwarz unseren Kunden die größtmögliche Genauigkeit und Stabilität auf dem Markt bieten."

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