Um E-Mobilität für die breite Masse bezahlbar zu machen, müssen die Preise für Batteriesysteme weiter fallen. Der Hauptanteil der Einsparungen wird sicherlich durch neue Technologien bei den Batteriezellen erreicht. Neben den Zellen muss auch die Batterieelektronik einen Teil zur Kostenreduzierung leisten. Dieser Artikel vergleicht verfügbare ASSPs für den Anwendungsbereich, zeigt Kostenvorteile gegenüber heutigen CAN-basierten Lösungen auf und diskutiert die Robustheit neuer Ansätze. Weiterhin stellt der Beitrag ganzheitliche Skalierungsansätze für unterschiedliche Anwendungsbereiche in den Mittelpunkt und greift das Thema Isolationsüberwachung auf. In heutigen Systemen ist diese Funktion ein Teil der Batterieelektronik. Hier werden die Vor- und Nachteile der am Markt verfügbaren Ansätze verglichen und einem Lösungsansatz zur aktiven Isolationsüberwachung gegenüber gestellt. Im Bereich der Batterieelektronik wird die Kostenreduzierung maßgeblich durch neue Architekturansätze mit hoher Standardisierung erreicht. Heutige Systeme setzten bei der Kommunikation überwiegend auf den CAN-Bus als Schnittstelle zwischen dem BMS-Master und den Zellmessmodulen. Ein neuer Architekturansatz verlagert mehr Intelligenz aus dem Zellmessmodulen in den BMS Master. Die Kommunikation zwischen beiden wird mittels einer Daisy Chain realisiert. Des Weiteren ergibt sich neben der Einsparung von Bauteilen sowie Bauraum ebenfalls eine Reduzierung der Komplexität der Zellmessmodule. Diese sind im Gegensatz zu aktuellen Ansätzen ein reines Hardwaremodul und beinhalten keinen eigenen Softwareanteil. Ein weiteres Thema ist die Skalierbarkeit der Batterieelektronik. Durch die reduzierte Komplexität in den Zellmessmodulen lassen sich mit diesem Ansatz Systeme sowohl für EVs/PHEVs, HEVs als auch für 48V und 12V Speicher vereinheitlichen und kosteneffizienter entwickeln. Um einen ganzheitlichen Ansatz zu finden, müssen neben Hardware- auch Softwarefunktionen diese Skalierbarkeit aufweisen. Hierzu sind einheitliche Architekturen, wie sie der AUTOSAR-Ansatz bietet, unabdingbar. Neben den Kosten ist der Sicherheitsaspekt ein weiterer wichtiger Faktor für den Markterfolg von Hochvolt-Batterien mit Funktionaler Sicherheit und elektrischer Sicherheit. Hier weisen bestehende Systeme Schwächen auf. So werden beispielsweise nicht alle Isolationsfehler in allen Betriebszuständen erkannt. Der in diesem Artikel vorgestellte Ansatz der aktiven Isolationsüberwachung kann diese Lücke schließen. Gleichzeitig fügt sich die Isolationsüberwachung nahtlos in den neuen Architekturansatz ein und trägt zur Kostenreduktion bei.

    In order to make electric mobility affordable for the mass market, the price of battery systems must continue to decrease. The main part of the reduction will surely be reached by new technologies. In addition to the cells, battery electronics must save costs. This paper compares the amount of available ASSPs for this scope. It presents cost advantages over today's CAN-based solutions and provides information on the robustness of new approaches. Scaling approaches for different application areas are shown. Finally, the paper takes on the topic of isolation monitoring. In current systems, this function is part of the battery electronics. The approach of active insulation monitoring is presented. In the field of electronics, cost reduction is mainly achieved through new architectural approaches, which provide a high degree of standardization. Today's systems are communicating via CAN bus between the BMS master and the cell measuring units. The new architectural approach shifts more intelligence from the cell measuring unit into the BMS master. The communication will be realized with a daisy chain. The approach results not only in the reduction of components and installation space, but in a reduction of complexity of the cell measuring modules as well. Another important issue is the scalability of the battery electronics. Due to the reduced complexity in the cell measurement modules, a unified approach for EVs / PHEVs, HEVs, 48V and 12V systems is possible with a cost-effective solution. The scalability is not only limited to the hardware features. To find a holistic approach this scalability is also reflected in the software. For this purpose, a uniformed architecture is essential, as it is provided with the AUTOSAR approach. Safety is another important factor for the success of highvoltage batteries. This includes functional safety as well as electrical safety. An active insulation monitor is presented in this paper.


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    Title :

    Scalable and cost-efficient architecture for lithium ion battery managementy systems


    Additional title:

    Skalierbare und kosteneffiziente Architekturen für Lithium-Ionen Batteriemanagementsysteme


    Contributors:


    Publication date :

    2013


    Size :

    11 Seiten, 7 Bilder, 3 Quellen




    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Print


    Language :

    English




    Scalable and cost-efficient architecture for lithium ion battery management systems

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