Elektromobilität – Fraunhofer IISB und Isabellenhütte

IVT-S misst Strom in Fraunhofer-Entwicklungsplattform foxBMS Zur hochpräzisen Gesamtstrommessung in Batteriemanagementsystemen setzt das Fraunhofer Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB), Erlangen, in seiner Entwicklungsplattform foxBMS das shuntbasierte Messsystem IVT-S der Isabellenhütte ein.

Die IVT-Serie der Isabellenhütte bietet eine präzise, über Temperatur kompensierte Strom- und Spannungsmessung in einer Komponente. Ihr Haupteinsatzgebiet ist der rasant wachsende Markt für Lithium-Ionen-Traktionsbatterieanwendungen. IVT-Systeme von Isabellenhütte findet man u. a. in E-Cars, E-Trucks, E-Bussen, in E-Flugzeugen und Anwendungen der Fördertechnik.

foxBMS des Fraunhofer IISB – offen für Forscher und Entwickler
foxBMS ist eine Forschungs- und Entwicklungsplattform für Batterie-Management-Systeme. Sie wurde vom Fraunhofer-Institut IISB aus Erlangen entwickelt. Die Plattform ist „open source“. Sie kann von Firmen und Forschung frei genutzt werden, um eigene Produkte zu entwickeln oder zu testen – zum Beispiel Elektrofahrzeuge oder Anwendungen mit vergleichbaren Anforderungen.

Integriert für genaue Messergebnisse: IVT-S im foxBMS
Das Fraunhofer IISB setzt für die hochpräzise Gesamtstrommessung im foxBMS das Messsystem IVT-S von der Isabellenhütte ein. Dr.-Ing. Vincent Lorentz, Group Manager Battery Systems beim Fraunhofer IISB, erklärt: „Wir haben uns für den IVT-S von Isabellenhütte entschieden, weil uns dieser Stromsensor eine präzise Strommessung inklusive Coulomb-Counting-Funktionalität für die State-of-Charge-Bestimmung (SOC) in automobilen Batteriesystemen bis 1000 V bietet.“

Der IVT-S von Isabellenhütte hat eine galvanisch isolierte CAN-Schnittstelle. Der integrierte, dreikanalige HV-Spannungssensor misst die Gesamtbatteriespannung, HV-Schutz und Schmelzsicherungen werden überwacht.

Das IVT-S wird häufig in der sogenannten Power Distribution Unit, Battery Junction Box oder HV-Box positioniert. Dieser Bereich ist von den Batteriezellen und BMS getrennt und beinhaltet oft die Schutzschalter auf der Plus-/Minuspolseite der Batterie sowie die für Traktionsbatterien notwendige Vorladeschaltung. Im Minuspol der Batterie wird der Sensor platziert, da die Spannungsmessung immer zum Potential des Shuntgrounds stattfindet. Somit ist die Überwachung der Gesamtbatteriespannung möglich. Die Spannungsmessung kann auch zur Überwachung der Vorladeschaltung oder der Schutzschalter dienen.

Die im IVT-S integrierte Canbus-Schnittstelle gewährleistet einen zuverlässigen Datentransfer zwischen IVT-S und foxBMS. Aufgrund der hohen Genauigkeit und Auflösung im mA-Bereich detektiert das IVT-S auch Ruheströme und ermöglicht dem foxBMS sehr exakte Angaben zu den Parametern SOC (State of Charge), SOH (State of Health) und SOF (State of Function) des Gesamtbatteriesystems.
Neben den Rohdaten für Strom- und Spannungsmessung, kann das BMS über den Canbus auch die Temperatur, die Leistungs- und die Energiewerte ausgeben lassen. Als weiteres Ausgabesignal stellt das IVT-S einen Amperestundenzähler für Lade-und Entladeströme zu Verfügung. Die robuste Hochvolt-Box schützt das IVT-S vor Umwelteinflüssen.

Messsystem am Puls der Zeit
Mit 1 kV dauerhafter Isolationsspannung bzw. einer Spitzenspannungslast von 6 kV reagiert die Isabellenhütte auf die durch die Lithium-Ionen-Technologie möglich gewordenen höheren Systemspannungen. Mit dem IVT-S steht dem dynamisch wachsenden Markt ein Standardprodukt zur Verfügung, das sich auf dem neuesten Stand der Technik befindet und zahlreiche anwendungsspezifischen Anforderungen erfüllt.