EVoReso - EMV optimierte Reonanzinvertertopologie im autonomen Elektrofahrzeug; Teilvorhaben: Batteriemanagementsystem, Schnittstellen Demonstrator

Abstract

Im Rahmen des Forschungsprojekts EVoReso fokussierte sich die Voltavision GmbH auf die Konzeptionierung, Entwicklung und den Aufbau einer dedizierten Hochvolt-(HV)-Laborbatterie inklusive eines speziell für den Prüfstandsbetrieb angepassten Battery Management Systems (BMS). Der Hintergrund dieses Vorhabens lag in der zunehmenden Notwendigkeit, leistungselektronische Komponenten von elektrifizierten Antriebssträngen hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) abzusichern. Bisherige Prüfansätze greifen häufig auf Batterie-Emulatoren zurück, welche jedoch aufgrund ihrer eigenen Leistungselektronik das EMV-Messergebnis verfälschen können und bei hochdynamischen Lastanforderungen mit extremen Peakströmen an ihre technologischen Grenzen stoßen. Stationäre Heimspeicher wiederum bieten nicht die erforderlichen offenen Kommunikationsschnittstellen für einen flexiblen Laborbetrieb. Zur Überwindung dieser Limitierungen entwickelte Voltavision einen modular aufgebauten, auf leistungsfähigen Lithium-Ionen-Zellen basierenden Energiespeicher. Das System wurde derart ausgelegt, dass es die realen elektrischen Eigenschaften einer Fahrzeugbatterie physisch abbildet, ohne durch parasitäre Effekte oder künstliche Nachbildungen die sensiblen EMV-Messungen zu beeinträchtigen. Die technische Entwicklung zielte darauf ab, die Bereitstellung kurzzeitiger, hoher Peakleistungen für dynamische Prüfprofile sowie für die Validierung von Überstromschutzeinrichtungen zuverlässig zu gewährleisten. Begleitend zur Hardwareentwicklung der Batteriemodule stellte die Konzeption und Integration eines passgenauen Battery Management Systems einen zentralen technischen Schwerpunkt dar. Dieses BMS wurde essenziell benötigt, um die sicherheitstechnischen Anforderungen im Laborumfeld zu beantworten und kritische Systemzustände wie Überladung, Tiefentladung oder thermische Überlastung systemisch auszuschließen. Neben dem kontinuierlichen Cell-Balancing stellt das entwickelte BMS vollständig offene Kommunikationsschnittstellen - insbesondere die Unterstützung aller relevanten CAN-Bus-Protokolle - zur Verfügung. Dies ermöglichte den Projektpartnern einen direkten, uneingeschränkten Zugriff auf sämtliche Batterieparameter, was für den flexiblen Prüf- und Forschungsbetrieb von höchster Relevanz ist. Zusammenfassend schaffte die erfolgreiche Realisierung dieser mechatronischen und steuerungstechnischen Entwicklungsziele die essenzielle Hardwarebasis für die weiterführenden Untersuchungen im Projekt EVoReso. Die entwickelte reale HV-Batterie fungierte als unverfälschte Referenzsenke und -quelle für die Validierung der neuartigen Invertertopologie.