4. Kernfunktionen der BMS-Software
l Messfunktion
(1) Grundlegende Informationsmessung: Überwachung von Batteriespannung, Stromstärke und Batterietemperatur. Die grundlegendste Funktion des Batteriemanagementsystems besteht in der Messung von Spannung, Stromstärke und Temperatur der Batteriezellen. Diese Werte bilden die Basis für alle Berechnungen und die Steuerungslogik des Systems.
(2) Isolationswiderstandsprüfung: Das gesamte Batteriesystem und das Hochspannungssystem müssen vom Batteriemanagementsystem auf Isolation geprüft werden.
(3) Hochspannungs-Verriegelungserkennung (HVIL): Dient zur Überprüfung der Integrität des gesamten Hochspannungssystems. Bei einer Beschädigung des Hochspannungssystems werden Sicherheitsmaßnahmen aktiviert.
lSchätzfunktion
(1) SOC- und SOH-Schätzung: der Kern und schwierigste Teil
(2) Ausgleich: Das Ungleichgewicht zwischen SOC und Kapazität der Monomere wird durch eine Ausgleichsschaltung ausgeglichen.
(3) Begrenzung der Batterieleistung: Die Eingangs- und Ausgangsleistung der Batterie sind bei unterschiedlichen SOC-Temperaturen begrenzt.
lWeitere Funktionen
(1) Relaissteuerung: einschließlich Hauptrelais +, Hauptrelais -, Laderelais +, Laderelais -, Vorladerelais
(2) Thermische Regelung
(3) Kommunikationsfunktion
(4) Fehlerdiagnose und Alarmierung
(5) Fehlertoleranter Betrieb
5.Kernfunktionen der BMS-Software
lMessfunktion
(1) Grundlegende Informationsmessung: Überwachung von Batteriespannung, Stromstärke und Batterietemperatur. Die grundlegendste Funktion des Batteriemanagementsystems besteht in der Messung von Spannung, Stromstärke und Temperatur der Batteriezellen. Diese Werte bilden die Basis für alle Berechnungen und die Steuerungslogik des Systems.
(2) Isolationswiderstandsprüfung: Das gesamte Batteriesystem und das Hochspannungssystem müssen vom Batteriemanagementsystem auf Isolation geprüft werden.
(3) Hochspannungs-Verriegelungserkennung (HVIL): Dient zur Überprüfung der Integrität des gesamten Hochspannungssystems. Bei einer Beschädigung des Hochspannungssystems werden Sicherheitsmaßnahmen aktiviert.
lSchätzfunktion
(1) SOC- und SOH-Schätzung: der Kern und schwierigste Teil
(2) Ausgleich: Das Ungleichgewicht zwischen SOC und Kapazität der Monomere wird durch eine Ausgleichsschaltung ausgeglichen.
(3) Begrenzung der Batterieleistung: Die Eingangs- und Ausgangsleistung der Batterie sind bei unterschiedlichen SOC-Temperaturen begrenzt.
lWeitere Funktionen
(1) Relaissteuerung: einschließlich Hauptrelais +, Hauptrelais -, Laderelais +, Laderelais -, Vorladerelais
(2) Thermische Regelung
(3) Kommunikationsfunktion
(4) Fehlerdiagnose und Alarmierung
(5) Fehlertoleranter Betrieb
6.BMS-Softwarearchitektur
lHoch- und Niederspannungsmanagement
Im Normalbetrieb wird das Batteriemanagementsystem (BMS) vom Videosteuergerät (VCU) über eine 12-V-Leitung oder ein CAN-Signal aktiviert. Nach Abschluss des Selbsttests und dem Wechsel in den Standby-Modus sendet das VCU einen Hochspannungsbefehl, woraufhin das BMS das Relais schließt, um die Hochspannungsverbindung herzustellen. Im ausgeschalteten Zustand sendet das VCU einen Niederspannungsbefehl und trennt die 12-V-Aktivierung. Wird die Pistole im ausgeschalteten Zustand zum Laden angeschlossen, kann sie über das CP- oder A+-Signal aktiviert werden.
lLadeverwaltung
(1) Langsames Laden
Langsames Laden bedeutet, die Batterie mit Gleichstrom zu laden, der mithilfe des integrierten Ladegeräts der Ladesäule (oder eines 220-V-Netzteils) aus Wechselstrom umgewandelt wird. Die Spezifikationen der Ladesäulen liegen üblicherweise bei 16 A, 32 A und 64 A; das Laden ist auch über eine Haushaltssteckdose möglich. Das Batteriemanagementsystem (BMS) kann durch das CC- oder CP-Signal aktiviert werden, muss aber nach Abschluss des Ladevorgangs ordnungsgemäß in den Ruhemodus wechseln. Der Wechselstromladevorgang ist relativ einfach und kann gemäß den detaillierten nationalen Normen entwickelt werden.
(2) Schnellladung
Schnellladen bedeutet, den Akku mit Gleichstrom über die DC-Ladesäule zu laden, wodurch eine Laderate von 1C oder sogar höher erreicht werden kann. Im Allgemeinen lassen sich 80 % des Akkus in 45 Minuten aufladen. Das Schnellladen wird durch das A+-Signal der Hilfsstromquelle an der Ladesäule aktiviert.
lSchätzfunktion
(1) Der Leistungszustand (SOP) ermittelt die aktuell verfügbare Lade- und Entladeleistung der Batterie anhand von Tabellenwerten, die Temperatur und Ladezustand (SOC) berücksichtigen. Die Fahrzeugsteuereinheit (VCU) bestimmt anhand des übermittelten Leistungswerts die Fahrzeugnutzung.
(2) Der SOH-Wert (State of Health) charakterisiert hauptsächlich den aktuellen Gesundheitszustand der Batterie und liegt zwischen 0 und 100 %. Im Allgemeinen gilt die Batterie als nicht mehr verwendbar, sobald der Wert unter 80 % fällt.
(3) Der Ladezustand (SOC) gehört zum Kernsteuerungsalgorithmus des Batteriemanagementsystems (BMS) und charakterisiert den aktuellen Restkapazitätszustand. Er basiert hauptsächlich auf der Amperestunden-Integralmethode und dem EKF-Algorithmus (erweiterter Kalman-Filter) in Kombination mit Korrekturstrategien (wie Leerlaufspannungskorrektur, Vollladekorrektur, Ladeendkorrektur, Kapazitätskorrektur bei unterschiedlichen Temperaturen und Ladezuständen usw.).
(4) Der SOE-Algorithmus (State of Energy) wird von inländischen Herstellern nicht umfassend weiterentwickelt oder verwendet relativ einfache Algorithmen, um das Verhältnis der verbleibenden Energie im aktuellen Zustand zur maximal verfügbaren Energie zu ermitteln. Diese Funktion dient hauptsächlich zur Abschätzung der verbleibenden Reichweite.
lFehlerdiagnose
Je nach Batterieleistung werden unterschiedliche Fehlerstufen unterschieden. Das Batteriemanagementsystem (BMS) und die Spannungsregelungseinheit (VCU) ergreifen je nach Fehlerstufe unterschiedliche Maßnahmen, wie z. B. Warnungen, Leistungsbegrenzung oder direkte Abschaltung der Hochspannung. Zu den Fehlern zählen Datenerfassungs- und Plausibilitätsfehler, elektrische Fehler (Sensoren und Aktoren), Kommunikationsfehler sowie Fehler im Batteriestatus.
1.Kernfunktionen der BMS-Software
lMessfunktion
(1) Grundlegende Informationsmessung: Überwachung von Batteriespannung, Stromstärke und Batterietemperatur. Die grundlegendste Funktion des Batteriemanagementsystems besteht in der Messung von Spannung, Stromstärke und Temperatur der Batteriezellen. Diese Werte bilden die Basis für alle Berechnungen und die Steuerungslogik des Systems.
(2) Isolationswiderstandsprüfung: Das gesamte Batteriesystem und das Hochspannungssystem müssen vom Batteriemanagementsystem auf Isolation geprüft werden.
(3) Hochspannungs-Verriegelungserkennung (HVIL): Dient zur Überprüfung der Integrität des gesamten Hochspannungssystems. Bei einer Beschädigung des Hochspannungssystems werden Sicherheitsmaßnahmen aktiviert.
lSchätzfunktion
(1) SOC- und SOH-Schätzung: der Kern und schwierigste Teil
(2) Ausgleich: Das Ungleichgewicht zwischen SOC und Kapazität der Monomere wird durch eine Ausgleichsschaltung ausgeglichen.
(3) Begrenzung der Batterieleistung: Die Eingangs- und Ausgangsleistung der Batterie sind bei unterschiedlichen SOC-Temperaturen begrenzt.
lWeitere Funktionen
(1) Relaissteuerung: einschließlich Hauptrelais +, Hauptrelais -, Laderelais +, Laderelais -, Vorladerelais
(2) Thermische Regelung
(3) Kommunikationsfunktion
(4) Fehlerdiagnose und Alarmierung
(5) Fehlertoleranter Betrieb
2.BMS-Softwarearchitektur
lHoch- und Niederspannungsmanagement
Im Normalbetrieb wird das Batteriemanagementsystem (BMS) vom Videosteuergerät (VCU) über eine 12-V-Leitung oder ein CAN-Signal aktiviert. Nach Abschluss des Selbsttests und dem Wechsel in den Standby-Modus sendet das VCU einen Hochspannungsbefehl, woraufhin das BMS das Relais schließt, um die Hochspannungsverbindung herzustellen. Im ausgeschalteten Zustand sendet das VCU einen Niederspannungsbefehl und trennt die 12-V-Aktivierung. Wird die Pistole im ausgeschalteten Zustand zum Laden angeschlossen, kann sie über das CP- oder A+-Signal aktiviert werden.
lLadeverwaltung
(1) Langsames Laden
Langsames Laden bedeutet, die Batterie mit Gleichstrom zu laden, der mithilfe des integrierten Ladegeräts der Ladesäule (oder eines 220-V-Netzteils) aus Wechselstrom umgewandelt wird. Die Spezifikationen der Ladesäulen liegen üblicherweise bei 16 A, 32 A und 64 A; das Laden ist auch über eine Haushaltssteckdose möglich. Das Batteriemanagementsystem (BMS) kann durch das CC- oder CP-Signal aktiviert werden, muss aber nach Abschluss des Ladevorgangs ordnungsgemäß in den Ruhemodus wechseln. Der Wechselstromladevorgang ist relativ einfach und kann gemäß den detaillierten nationalen Normen entwickelt werden.
(2) Schnellladung
Schnellladen bedeutet, den Akku mit Gleichstrom über die DC-Ladesäule zu laden, wodurch eine Laderate von 1C oder sogar höher erreicht werden kann. Im Allgemeinen lassen sich 80 % des Akkus in 45 Minuten aufladen. Das Schnellladen wird durch das A+-Signal der Hilfsstromquelle an der Ladesäule aktiviert.
lSchätzfunktion
(1) Der Leistungszustand (SOP) ermittelt die aktuell verfügbare Lade- und Entladeleistung der Batterie anhand von Tabellenwerten, die Temperatur und Ladezustand (SOC) berücksichtigen. Die Fahrzeugsteuereinheit (VCU) bestimmt anhand des übermittelten Leistungswerts die Fahrzeugnutzung.
(2) Der SOH-Wert (State of Health) charakterisiert hauptsächlich den aktuellen Gesundheitszustand der Batterie und liegt zwischen 0 und 100 %. Im Allgemeinen gilt die Batterie als nicht mehr verwendbar, sobald der Wert unter 80 % fällt.
(3) Der Ladezustand (SOC) gehört zum Kernsteuerungsalgorithmus des Batteriemanagementsystems (BMS) und charakterisiert den aktuellen Restkapazitätszustand. Er basiert hauptsächlich auf der Amperestunden-Integralmethode und dem EKF-Algorithmus (erweiterter Kalman-Filter) in Kombination mit Korrekturstrategien (wie Leerlaufspannungskorrektur, Vollladekorrektur, Ladeendkorrektur, Kapazitätskorrektur bei unterschiedlichen Temperaturen und Ladezuständen usw.).
(4) Der SOE-Algorithmus (State of Energy) wird von inländischen Herstellern nicht umfassend weiterentwickelt oder verwendet relativ einfache Algorithmen, um das Verhältnis der verbleibenden Energie im aktuellen Zustand zur maximal verfügbaren Energie zu ermitteln. Diese Funktion dient hauptsächlich zur Abschätzung der verbleibenden Reichweite.
lFehlerdiagnose
Je nach Batterieleistung werden unterschiedliche Fehlerstufen unterschieden. Das Batteriemanagementsystem (BMS) und die Spannungsregelungseinheit (VCU) ergreifen je nach Fehlerstufe unterschiedliche Maßnahmen, wie z. B. Warnungen, Leistungsbegrenzung oder direkte Abschaltung der Hochspannung. Zu den Fehlern zählen Datenerfassungs- und Plausibilitätsfehler, elektrische Fehler (Sensoren und Aktoren), Kommunikationsfehler sowie Fehler im Batteriestatus.
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Veröffentlichungsdatum: 12. Mai 2023
