Engineering

Software- und Steuerungsentwicklung für Batterieelektrische Fahrzeuge

No-Propagation-Batteriedesigns, strukturelle Zellintegration, Thermalsysteme für Schnellladen und vieles mehr.

Mit unserem selbstentwickelten, vielfach bewährten Batteriemanagementsystem (BMS) lässt sich eine Batterie sowohl im Protypenstadium als auch in Serie sicher steuern – umfassende Diagnose (OBD, ISO26262) und genaue Überwachung inklusive. Ausgestattet mit eigener Soft- und Hardware ist das BMS für alle Batteriearten und -größen ausgelegt. Dabei deckt es eine breite Palette von Anwendungen ab und steht Ihnen für eine sofortige Integration zur Verfügung.

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Kern ist eine implementierte modellbasierte Steuerungsarchitektur, in der wir das Verhalten der Batterie anhand von physikalischen Modellen simulieren. Die Software ist kompatibel sowohl in AUTOSAR- und Non-AUTOSAR-Applikation. Auf den AVL Hardware-in-the-Loop (HiL)-Prüfständen können alle möglichen Zustände getestet und analysiert werden, inklusive Zellversagen. Als modulares System mit optionalem Cloud-Zugang eignet sich das BMS für umfassende Datenanalysen und für eine Überwachung über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs hinweg.

Hohe Anforderungen an zuverlässige, sichere und kosteneffiziente Batterien

Zuverlässigkeit der Batterie

Eine verlässliche Vorhersage des Batterieverhaltens ist äußerst komplex. Zumal wenn sie sich über den gesamten Produktlebenszyklus erstrecken soll. Dies gelingt nur mit einer genauen Modellierung aller auftretenden Effekte, wie etwa Breathing und Swelling der Zellen oder alterungsbedingtem Widerstandsanstieg, und mit den entsprechenden Anpassungen der Parameter.

Batteriesicherheit

Mit der raschen Innovation von Batterietechnologien erhöhen sich auch die Anforderungen in Bezug auf die Sicherheit – ein Aspekt, der für Endkunden oft entscheidend ist. Hier sind die Hersteller gefordert, mit innovativen Test- und Simulationsmethoden Schritt zu halten.

Wert, Rentabilität und Betriebskosten

Wert, Rentabilität und Betriebskosten Angesichts des steigenden Kostendrucks stehen die meisten Hersteller vor der Aufgabe, ihre Gesamtbetriebskosten zu senken und gleichzeitig Verbesserungen bei Batteriewert und Rentabilität zu erzielen. Möglich wird dies durch eine intelligente Datenerfassung und Flottenüberwachung.

DE Effizienz in der Entwicklung

Kurze Markteinführungszeiten und zugleich hohe Sicherheitsstandards – diese Ziele sind in der Praxis meist schwer zu vereinen. Um beides zu gewährleisten, ist eine schnelle und frühzeitige Validierung des Batteriedesigns durch Simulation der ideale Weg.

Noch leistungsfähiger: unsere neueste BMS-Generation

Im unserem BMS steckt die geballte AVL Erfahrung aus über 15 Jahren Batterieentwicklung. Das System wird ständig weiterentwickelt und ist mittlerweile in seiner vierten Generation für Sie verfügbar. Mit dem nächsten Upgrade erhält es zusätzliche Kernfunktionen, die noch präzisere Vorhersagemodelle beinhalten.

Ladezustand (State of Charge, SOC):

Erhöhte Genauigkeit bei Batterien auf Lithium-Ferrophosphat (LFP)-Basis
Nichtlineare dynamische Modellierung
Optimale Versuchsplanung zur Reduzierung von Test- und Kalibrierungsaufwand

Gesundheitszustand (State of Health, SOH):

Implementierung eines Modells zur Vorhersage von Alterung und Lebensdauer
Kombination von SOH-Überwachung und Lebensdauervorhersage zur Erhöhung von Genauigkeit und Robustheit

Betriebszustand (State of Function, SOF):

Kontinuierliche Berechnung des aktuellen Funktionszustands
Optimierung der Betriebsstrategie, um z.B. das Lebenszeitziel zu erreichen
Anpassung der SOF auf der Grundlage der vorhergesagten Lebensdauer und der SOH-Schätzungen

Hardware (Steuergerät und Modulcontroller):

Battery Control Unit mit integrierter Hochvolt-Messung und Kontaktor-Steuerung
Module Controller bis zu 18 Zellen in Serie bei einem Footprint der Platine von 70 x 90 mm
Komplette Hardware- und Software-Implementierung von ISO26262
Für Batterien bis 1000 V und parallelisierten Subpacks

Unser BMS – Ihre Vorteile

Implementierung

Das BMS von AVL hat sich bereits in zahlreichen Kundenprojekten bewährt. Für eine reibungslose Einbettung in Ihre Entwicklungs- und Tool-Umgebung ist es sowohl als geschlossene Blackbox-Lösung als auch in einer offenen Whitebox-Variante verfügbar.

Virtuelle Validierung

Zur Erfüllung aller gesetzlichen Normen und Vorgaben hat unsere Validierung eine maximale Breite. Sie reicht von thermisch-elektrischen und mechanischen Design-Simulationen über die elektromagnetische Verträglichkeit (EMC) und NVH-Simulationen (Noise, Vibration, Harshness) bis hin zur vollständig virtuellen Validierungsumgebung.

Prädiktives BMS

Mit unserem BMS können Sie genaue Vorhersagen über den Energiebedarf Ihres Batteriesystems treffen. Dabei lassen sich die Grenzwerte auf der Grundlage von sich ändernden Infrastrukturdaten jederzeit flexibel anpassen.

DE Kommunikation und Schnittstellen

Die Anbindung des Batteriemanagementsystems an die Battery Master Control Unit (BMCU) erfolgt entweder direkt über eine drahtgebundene Powerline, z.B. SPI, oder komplett drahtlos. Die Reduktion von Anschlüssen vermeidet Fehlerquellen und bringt Kosteneinsparungen mit sich.

Modulares Systemangebot

Mit unserem BMS setzen Sie auf ein modulares System. Sie verbessern damit den Wert und die Rentabilität der Batterie, optimieren die Ladestrategie und steigern die Werkstatteffizienz. Zudem ermöglichen Sie einen kosteneffizienten Batterieaustausch und senken die Gesamtbetriebskosten.

Werkzeuge für die virtuelle Batterieentwicklung

Unsere langjährige Expertise bei Simulationen und den dazugehörigen Werkzeugen garantiert Ihnen einen effizienten Entwicklungsprozess. Sie profitieren durch ein ausgeprägtes Frontloading der Aufgaben mit einer frühzeitigen und schnellen Validierung.

Um der Alterung von Batterien vorzubeugen, spielt die Einbettung der Zellen eine zentrale Rolle. Daneben kommt es auf ein leistungsfähiges Batteriemanagementsystem an. Damit lassen sich die dynamischen Belastungsgrenzen verschieben, je nach Alterungsrisiko im Betrieb. Unsere Tools können die meisten dieser Faktoren simulieren, sodass wir sie virtuell vorhersagen und im Entwicklungsprozess berücksichtigen können.

– Jürgen Schneider, Senior Solution Manager Virtual Battery Development

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