Batteriemanagementsysteme (BMS) steuern Batterien und sorgen dadurch für einen sicheren, effizienten Betrieb und eine möglichst lange Lebensdauer. Im Interview erläutert Anja Fenske, Senior Product Manager bei Rohde & Schwarz, wie BMS-Tests gewährleisten, dass Batteriemanagement zuverlässig funktioniert.
Frau Fenske, wo und weshalb benötigt man Batteriemanagementsysteme?
Batteriemanagementsysteme sind überall dort essenziell, wo wiederaufladbare Batterien im Einsatz sind. Deshalb kommen BMS in nahezu allen elektrischen Geräten zum Einsatz – von Smartwatches, Smartphones und Laptops bis hin zu E-Bikes und Elektroautos. Und überall beeinflusst das Lade- und Entladeverhalten einer Batterie direkt ihre Lebensdauer.
Das BMS sorgt für den richtigen Ladezustand und verhindert gefährliche Zustände wie Überhitzung oder Tiefenentladung. In Batterien von Elektroautos, die aus mehreren hundert oder tausend Zellen bestehen, stellen BMS sicher, dass die Ladung gleichmäßig auf die Batteriezellen verteilt wird, und das gesamte System effizient und sicher arbeitet. Wir alle kennen Berichte über brennende Elektroautos, meist ausgelöst durch Überhitzung einzelner Batteriezellen. Ein intelligentes Management sorgt dafür, dass sich die Zellen stets in der Safe Operating Area (SOA) befinden. BMS spielen darüber hinaus eine entscheidende Rolle bei der Performance und Langlebigkeit einer Batterie. Sie sorgen dafür, dass Batteriezellen optimal arbeiten, lange halten und – besonders im Fall von Elektrofahrzeugen – die maximale Reichweite und optimale Ladezyklen ermöglichen.
Welche Lösungen gibt es für die Entwicklung und Verifikation von BMS?
Für die Entwicklung und das Testen von BMS stehen hochpräzise Power Supplies zur Verfügung. Bei Rohde & Schwarz sind es die Serien R&S®NGM200 und R&S®NGU. Diese Messgeräte können sehr kleine Ströme und Spannungen exakt einstellen und präzise erfassen. Zusätzlich verfügen beide Geräte über eine dedizierte Batteriesimulations-Software, mit der sich Lade- und Entladekurven exakt nachbilden lassen. Außerdem ermöglichen es unsere Lösungen, Batteriezellen individuell auf Zellebene zu simulieren, was insbesondere für die Entwicklung komplexer BMS entscheidend ist. So lässt sich beispielsweise ein Batteriepack mit zwölf Zellen testen, ohne physische Batteriezellen anschließen zu müssen. Auf diese Weise kann gezielt geprüft werden, wie das BMS auf unterschiedliche Ladezustände reagiert – etwa auf eine einzelne, fast leere Zelle im ansonsten gut geladenen Batteriepack. Zusätzlich gibt es eine Softwarelösung, die die Erstellung des Batteriemodels erleichtert. Batterien können wiederholt geladen und entladen werden, während dabei Daten zu Leerlaufspannung, Ladespannung und Innenwiderstand in Abhängigkeit von der geladenen und entladenen Kapazität erfasst werden. Auf dieser Grundlage lässt sich ein präzises Batteriemodell erstellen, das realitätsnahe Tests ermöglicht…