Neuer Sensing- und Balancing-IC für Batteriemanagement-Systeme

Die Infineon Technologies AG erweitert ihr Produktangebot für Batteriemanagement-Systeme um einen neuen Sensing- und Balancing-IC, den TLE9012AQU. Der Baustein ist insbesondere für Batterien in Hybrid- und Elektro­autos ausgelegt, eignet sich darüber hinaus auch für andere Anwendungs­felder. Er erfasst die Spannung in bis zu zwölf Batteriezellen mit einer Genauigkeit von ± 5,8 mV über den gesamten Temperatur- und Spannungs­bereich sowie die gesamte Lebens­dauer. Der IC unterstützt darüber hinaus bis zu fünf externe Temperatur­sensoren, verfügt über eine integrierte Cell-Balancing-Funktion und nutzt für die Kommu­nikation eine Iso-UART-Schnittstelle.

Batteriemanagement-Systeme erwirken unter anderem, dass die Kapazität einer Batterie optimal ausgeschöpft, d.h. bei Elektro­autos in Reichweite umgesetzt wird und die Batterie nicht vorzeitig altert. Darüber hinaus ermitteln sie Lade- (State of Charge) und Gesundheits­zustand (State of Health) der Batterie, um die verfügbare Reich­weite und verbleibende Lebens­dauer abzuschätzen. Der TLE9012AQU liefert die dafür notwendigen Messdaten und stellt durch das Cell-Balancing einen ausge­glichenen Ladezustand der Zellen sicher. Dies verhindert unter anderem, dass die schwächste Zelle die nutzbare Gesamt­kapazität der Batterie bestimmt.

Um den Einfluss von Störsignalen auf die Mess­ergebnisse zu minimieren, verfügt der neue Sensing- und Balancing-IC von Infineon über einen program­mierbaren Rauschfilter. Darüber hinaus führt er die Messung in allen Zellen gleichzeitig durch, damit die Ergebnisse auch bei temporären Stör­faktoren vergleichbar bleiben. Für die Langzeit­stabilität der Messungen sorgt ein Kompensations­algorithmus mit integriertem Stress-Sensor und erweiterter Temperatur­kompensation.

Das Cell-Balancing erfolgt über zwölf auf dem Chip integrierte Balancing-Schalter – einem pro Kanal. Sie sind für Ströme bis 150 mA ausgelegt. Für höhere Ausgleichs­ströme unterstützt der Baustein auch externe Schalter. Außerdem lässt sich das Cell-Balancing so programmieren, dass es nach einer definierten Zeit von bis zu 32 Stunden oder, wenn die Zelle eine festgesetzte Spannung erreicht hat, ohne Signal des Mikro­controllers stoppt. Der Mikro­controller kann dadurch in den Ruhemodus wechseln und so Energie sparen.

Mit seinen zwölf Kanälen eignet sich der TLE9012AQU insbesondere für Batterien, die mit zwölf Zellen pro Modul partitioniert sind. Je Modul ist dann ein solcher Baustein erforderlich. Die Iso-UART-Schnitt­stelle für den Daten­austausch zwischen diesen Bausteinen sowie mit dem Mikro­controller ermöglicht eine einfache Spannungsisolierung und stellt die Daten­integrität sicher. Die Kommunikation unterstützt mehr als 20 hintereinander geschaltete Bausteine und eine Ring­topologie. Diese stellt sicher, dass auch bei Ausfall eines einzelnen Bausteins die Kommunikationskette nicht abreißt und der Rest des Systems funktionsfähig bleibt. (Quelle: Infineon)

Link: Battery Management System (BMS), Infineon Techno­logies AG, Neubiberg

Bild: Batteriemanagement-Systeme in Hybrid- und Elektro­autos erwirken, dass die Kapazität der Batterie optimal ausgeschöpft wird und die Batterie nicht vorzeitig altert. (Quelle: Infineon)

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