Niclas Brissing

Entwicklung und Aufbau eines Batteriemanagements-Systems für Lithium-Zellen für ein Niederspannungs-Antriebssystem

Um ein Über- oder Unterladen einzelner Zellen in einem Batteriemodul zu verhindern, werden die Zellspannungen durch ein Batterie-Management-System (BMS) überwacht und balanciert. Das BMS wertet den Ladezustand des Batteriemoduls (State of Charge = SoC) und die Tiefe der Entladung (Depth of Discharge = DoD) aus. Um diese Zustände eines Batteriemoduls zuverlässig zu ermitteln, bestimmt das BMS die Spannung der einzelnen Zellen. Die Zellen können durch Dendriten-Wachstum intern kurzgeschlossen werden. Das BMS muss in der Lage sein, diese Kurzschlüsse rechtzeitig zu detektieren und durch geeignete Folgemaßnahmen einen Brand zu verhindern.

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine geeignete Schaltung zur Messung und Balancierung von Lithium-Ionen-Zellen entwickelt und aufgebaut werden. Interne Zellkurzschlüsse sollen ab einem Wert von 1K Ohm entdeckt werden. Bei Über- oder Unterschreitung einer einstellbaren Zellspannung wird, in Form eines von 5 V auf 0 V abfallenden Spannungspegels, ein Alarm ausgelöst.

Dazu sind u.a. folgende Punkte zu bearbeiten:

• Untersuchung verschiedener Konzepte zur Realisierung der Mess- und Balancierungsfunktionen und Auswahl des am besten geeigneten Konzeptes
• Entwicklung eines Schaltplans und Auswahl geeigneter Komponenten
• Erstellung eines Layouts mit der Software Altium unter Berücksichtigung des Einbauraumes
• Inbetriebnahme und Test der Schaltung
• Schriftliche Dokumentation der Ergebnisse und Präsentation in einem Seminarvortrag