Wie sich die Trends bei den Batteriemanagementsystemen (BMS) parallel zu den elektronischen Architekturen in Kraftfahrzeugen entwickeln
Die entscheidende Verbindung: Hardware-Software-Interaktion im Batteriemanagement
Ein effektives Batteriemanagement ist von entscheidender Bedeutung, um aus einer gegebenen Batteriegröße sicher mehr nutzbare Energie zu gewinnen, und damit der Schlüssel zum Erreichen der Reichweite, die die Kunden von Elektrofahrzeugen fordern. Diese Verbindung zwischen den beiden, die Interaktion zwischen Hardware und Software, wird nur noch wichtiger werden, wenn die Fahrzeugarchitekturen der Zukunft ihren Weg auf den Markt finden.
Der Hybrid-Ansatz: Verschmelzung von Edge- und Cloud-Verarbeitung im Batteriemanagement
"Während die Branche anfangs zwei unterschiedliche Ansätze für das Batteriemanagement verfolgte, setzt sich der Trend zu einem hybriden Ansatz fort - eine Mischung aus der Verarbeitung einiger Informationen auf dem Edge und einiger in der Cloud", erklärt Dr. Umut Genc, Mitbegründer und CEO von Eatron. "Dies ermöglicht das Beste aus beiden Welten, wobei die weniger komplexe Verarbeitung in einem einfacheren, kostengünstigeren Gerät am Edge stattfindet und die Cloud die rechenintensiveren Aufgaben dort übernimmt, wo sie effizienter ist.
Um dies zu unterstützen, führen Siliziumhersteller jetzt spezialisierte SOCs (Systems on a Chip) ein, die die Integration der entscheidenden Softwareschicht erleichtern, ohne dass die hohen Kosten eines vollwertigen KI-Chipsatzes anfallen.
Fortschritte bei der Batterieüberwachung: Auf dem Weg zu genaueren Bewertungen
Parallel zu dieser Arbeit bieten neue Techniken wie die Elektroimpedanzspektroskopie (EIS) eine genauere Erfassung der Dynamik jeder einzelnen Zelle innerhalb einer Batterie, und die Industrie arbeitet an einem Standard-Chipsatz, der leicht in eine BMS-Lösung integriert werden kann. Dies wird letztendlich zu noch genaueren Bewertungen des SoX (State of Everything) und der Restnutzungsdauer (RUL) führen.
"Natürlich ist die Batterie selbst nach wie vor Gegenstand intensiver Entwicklung, und es gibt einen starken Trend zu LFP- und LMFP-Chemien, die zwar weniger energiereich sind, aber dank ihrer längeren Lebensdauer Vorteile in Bezug auf Sicherheit und Langlebigkeit bieten. Auch die Natrium-Ionen-Technologie verspricht Kostenvorteile, die zu günstigeren Elektrofahrzeugen führen könnten.
Komplexität und Kosten reduzieren: Innovationen in BMS-Architekturen
Für welche Formulierung sich ein Fahrzeughersteller auch entscheidet, die Kosten und die Komplexität der Integration werden zu einem immer wichtigeren Faktor. Drahtlose BMS-Architekturen bieten zum Beispiel die Aussicht auf eine geringere Komplexität des Pakets und niedrigere Herstellungskosten, da jedes Slave-Batteriemodul mit der Master-Einheit kommunizieren kann, ohne dass eine komplizierte und teure Verkabelung erforderlich ist.
Darüber hinaus werden Ladegeräte und Gleichspannungswandler jetzt zusammen mit dem BMS in eine einzige Einheit integriert, um die Integrationskosten weiter zu senken. Sogar die Batteriestruktur selbst ist in den Mittelpunkt alternativer Architekturen gerückt. Bei Zell-zu-Pack- und Zell-zu-Fahrzeug-Konzepten wird die Möglichkeit untersucht, auf Modulgehäuse zu verzichten und die Anzahl der Verbindungen zu reduzieren, wodurch der technische Aufwand verringert, die Produktion vereinfacht und Gewicht eingespart wird.
Bei so vielen elektrischen Systemen in einem modernen Fahrzeug ist das Management der Stromstärken jetzt viel wichtiger, sowohl in Bezug auf das traditionelle 12-V-System als auch innerhalb der Batterie. Höhere Spannungen führen zu einer geringeren Stromstärke und einer vereinfachten Verkabelung, und in einigen Diskussionen wird jetzt sogar von Spannungen bis zu 1200 V gesprochen.
Neuerfindung der Fahrzeugarchitektur in Richtung Zentralisierung und Vereinfachung
Tatsächlich ist die Architektur des Fahrzeugs selbst jetzt reif für eine Neuerfindung. "Autos haben potenziell fast hundert Steuergeräte, die über das ganze Fahrzeug verteilt sind und jeweils für eine bestimmte Aufgabe zuständig sind. Die Integration dieser Einheiten hat sich zu einem hochkomplexen Prozess entwickelt, der - dank Software-Updates über die Luft - noch lange nach der Auslieferung des Fahrzeugs fortgesetzt wird."
In dem Bestreben, vieles davon zu vereinfachen, geht die Branche zu einer stärker zentralisierten Architektur über, bei der verwandte Aufgaben in weniger Bereichssteuerungen oder Zonensteuerungen zusammengefasst werden, die für einen bestimmten Bereich zuständig sind, z. B. das Fahrgestell oder die Sicherheitsausrüstung. Dies vereinfacht zwar den physischen Integrationsaufwand, stellt jedoch besondere Anforderungen an die Software.
"Alles deutet darauf hin, dass Autos zunehmend durch ihre Software definiert werden, und wie wir gesehen haben, hatten einige Hersteller in der Anfangsphase dieses Übergangs Schwierigkeiten. Eatron hat hart daran gearbeitet, Lösungen wie unsere intelligente Software-Schicht (für BMS) zu entwickeln, die einfach eingesetzt werden können, und wir werden unsere Plattformen weiter optimieren, um das Beste aus den Möglichkeiten zu machen, die sich aus diesen zukünftigen Trends ergeben", schließt Dr. Genc.
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Für Anfragen kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail unter info@eatron.com. Seien Sie dabei, wenn wir weiterhin Pionierarbeit im Bereich des Batteriemanagements leisten und einen Beitrag zu einer nachhaltigen Automobilzukunft leisten.
