NXP Batteriemanagment: Den Zellen auf den Zahn fühlen

Der niederländische Halbleiterspezialist NXP hat anlässlich des virtuellen Symposiums NXP Connects auf die Bedeutung des Batteriemanagmentsystems (BMS) für Funktion des Gesamtsystems in Elektroautos hingewiesen. Hierbei gehe es zum einen um die Optimierung der Reichweite, zum anderen aber auch darum, etwaigen Havarien oder gar Bränden in den Akkus vorzubeugen, erklärte Antonio Leone, Director, Business Segment Battery Management Systems bei NXP gegenüber VM. Das BMS sei ein bisher eher unterschätztes Schlüsselelement, das im optimalen Zusammenspiel mit E-Antrieb und dem Akku selbst eine gleichwertige Rolle spiele.

Referenzkunde: BMS für den MEB von Volkswagen

Der Anbieter liefert für den VW-MEB-Baukasten und den neuen ID.3 das BMS. Aus Sicht des Experten gehe es dabei darum, dass der OEM nicht für jedes Fahrzeug eine neue Validierung vornehmen müsse, sondern die Lösung in hohen Automotive-Stückzahlen und -Qualität skalierbar und übertragbar sei, etwa auch für 400- oder 800-Volt-Antriebe oder auch Niedervoltsysteme anpassbar.

Das BMS misst und kontrolliert die Zellen im Millivoltbereich und prüft auf etwaige kritische Zustände, etwa über Parameter wie die Temperatur, wie Leone skizziert. Kategorien sind hier der sogenannte "state of charge" und der "state of health" der Akkus. Hier könne bis ins kleinste Detail geprüft werden, ob etwa eine Anode verschmutzt ist. "Die schwächste Stelle limitiere die gesamte Leistungsfähigkeit, so der BMS-Spezialist. Es gehe auch darum, etwa beim immer verbreiteteren DC-Schnellladen die Zellen nicht zu überlasten, aber eben doch die höchste Ladegeschwindigkeit darzustellen.

Basis für präzise Reichweitenangaben

Eine präzise Messung in den Zellen sei auch die Voraussetzung für eine realistische Reichweitenangabe, die in den vergangenen Jahren und je nach Marktpräsenz eines Herstellers immer besser geworden sei. Nicht zuletzt könne man mit einem präzisen Batteriemanagement die Lücke zwischen Netto- und Bruttokapazität bei den Akkus minimieren, weil prinzipiell einer Tiefenentladung durch exaktes Messen vorgebeugt werden könne. Entsprechend kleiner ließe sich der "Sicherheitspuffer" gestalten, der je nach Hersteller  mal größer, sprich konservativer oder mal kleiner ausfällt. 

Leone sieht die Batterie generell als die kritischste Komponente im Gesamtantriebssystem eines Elektroautos. Je präziser man den Zustand der Zellen überwache, desto mehr könne man letztlich auch die Kapazität ausreizen, sprich die Reichweite optimieren, so Leone. Außerdem müsst mittels exakter Messtechnik sichergestellt sein, dass die Energiespeicher auch über 15 Jahre und bei allen Temperatur- und Klimabedingungen funktionieren.

"Mit dem Einbau eines funktionell sicheren Batteriemanagementssystems, das sich quer durch alle Modelle skalieren lässt, wird es leichter, das volle Potenzial einer Batterie auszuschöpfen, mit einer optimierten Reichweite sowie einer verlängerten Lebenszeit", bestätigt Holger Manz, Leiter der Batterieentwicklung bei der Volkswagen AG.

Elektromobilität längst ein Volumenmarkt

Aus Leones Sicht ist der Punkt vom "Wachstumsmarkt" zum "Volumenmarkt" bei der Elektromobilität bereits überschritten. Der Chiphersteller erwartet eine Kostenparität zwischen Verbrennerfahrzeugen und EVs um das Jahr 2024 herum. Die Kapazität und Leistungsfähigkeit der Akkus werde bis dahin auf 400 Meilen steigen. In Sachen Infrastruktur rechnet er ebenfalls mit zügigem Wachstum. Bereits 2019 seien weltweit sieben Millionen DC-Schnelllader installiert. Der Anbieter registriert derzeit 20 Launches an Elektrofahrzeugen jährlich und rechnet damit, dass bis 2030 die Hälfte aller Fahrzeuge elektrisch oder zumindest teilelektrisch unterwegs sein wir.