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Automotive-Energiespeicher Energiespeicher unter Serienbedingungen mit hybriden Systemen testen

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Anbieter zum Thema

MCD Elektronik GmbH
MES Electronic Connect GmbH & Co. KG
dataTec AG
Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Nicht nur rein elektrische Fahrzeuge müssen getestet werden. Bordnetze mit 48 V gehören ebenfalls dazu. Energie wird in Ultrakondensatoren gespeichert. Solche Systeme zu testen ist technisch aufwendig.

Automotive-Energiespeicher: KFZ-Energiespeichersysteme gewinnen, speichern und verteilen Energie an die benötigten Schnittstellen im Elektro-Fahrzeug.(Bild: MCD Elektronik)
Automotive-Energiespeicher: KFZ-Energiespeichersysteme gewinnen, speichern und verteilen Energie an die benötigten Schnittstellen im Elektro-Fahrzeug.
(Bild: MCD Elektronik)

Was in der Formel 1 schon seit Jahren als KERS (System für Rückgewinnung kinetischer Energie) Verwendung findet, wird über kurz oder lang auch bei den regulären E-Kraftfahrzeugen Einzug halten. Hersteller und Zulieferer tüfteln an unterschiedlichen Systemen, durch die elektrische Energie zurückgewonnen, umgewandelt oder gespeichert werden kann.

Bestes Beispiel dafür ist die Rekuperationsbremse, bei der die beim Bremsvorgang freigesetzte Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird und anschließend weiterverwendet werden kann.

Viel Leistung in kurzer Zeit

Mit der Einführung von 48-V-Bordnetzen in der Automobilindustrie hält eine neue Generation von Anwendungen Einzug. Als Inselnetz, auch für Fahrzeuge mit 12-V-Bordnetzen geeignet, können hochdynamische Komponenten ins Fahrzeug integriert werden. Vor allem dann, wenn viel Leistung in kurzer Zeit zur Verfügung stehen soll.

Sogenannte Ultrakondensatoren, die in den geprüften Energiespeichersystemen verbaut sind, können einen sofortigen Energieschub liefern, millionenfach ge- und entladen werden und vor allem eignen sie sich für Anwendungen mit großer Zyklenzahl. Die Kondensatoren benötigen außerdem keine seltenen Metalle, sind also komplett recyclingfähig, können im Falle eines Unfalls nicht explodieren und schadlos komplett entladen werden.

Hybride Systeme aus Batterie und Kondensatoren

Das MCD Funktionstestsystem analysiert bestückte Platinen in Bezug auf Spannungen, Ströme und Lasten.(Bild: MCD Elektronik)
Das MCD Funktionstestsystem analysiert bestückte Platinen in Bezug auf Spannungen, Ströme und Lasten.
(Bild: MCD Elektronik)

Energiespeichersysteme sind bereits einige Zeit im Einsatz. Variable Bordnetzkonzepte mit unterschiedlichen Spannungsebenen verändern die Ansprüche an die Testsysteme. Hybride Systeme aus Batterie und Kondensatoren weisen den Weg zu Batteriemanagementsystemen, die kleiner, langlebiger und leistungsfähiger sein werden. Um einen flexiblen und nachhaltigen Einsatz zu gewährleisten, lässt sich der FKT durch Wechselsätze sehr schnell auch auf alternative Prüflinge umrüsten.

Die technische Herausforderung war es, wie Energiespeichersysteme unter Serienbedingungen zu testen sind. Mit dem FKT-System ist das den Entwicklern des Systems gelungen. Nicht nur die Funktionsprüfung von bestückten Einzelplatinen, der Stromaufnahme oder unterschiedlicher Spannungen auf der Platine können über Testnadeln abgebildet werden, sondern zudem Messungen des Lade- und Entladestromes inklusive Kurvendiagramm.

Dabei werden die Platinen mit bis zu 200 A stimuliert, was der maximalen Stromstärke im späteren Bordnetz des Elektro-Automobil entspricht. Außerdem wird die Spannung an den Zellen parallel abgetastet und ausgewertet. Die Kommunikation des Systems mit dem Prüfling erfolgt über CAN. Integriert wurde außerdem eine Test-Detect-Funktion über kurze Stromimpulse. Geprüft wird, ob Leistungsteile bei Fehlfunktion sofort getrennt oder abgeschaltet werden.

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