Erstes digitales Temperatur-Messsystem zur schnelleren Batterie-Entwicklung

CSM präsentiert das digitale Temperatur-Messsystem HV DTemp für die positionsgenaue und störsichere Erfassung von bis zu 512 Temperatur-Messstellen in einer Hochvolt-Baugruppe mit nur einem Anschlusskabel zur Zentraleinheit HV DTemp-P. Damit kann die Untersuchung des thermischen Verhaltens von Hochvolt-Batterien und die Verifizierung ihrer Temperatur-Modelle schnell, effizient und besonders platzsparend bis auf Zellebene durchgeführt werden.

Hohe Anforderungen für Messungen in einer Hochvolt-Batterie

Hochvolt-Batterien sind für die Elektromobilität ein wesentliches Kernelement. Ihre Leistungsfähigkeit und ihr thermisches Verhalten definieren Ladekonzepte und Fahreigenschaften. Sie werden bezüglich ihres Temperaturverhaltens eingehend verifiziert. Hunderte von Temperatursensoren müssen hierfür möglichst exakt positioniert werden und dürfen das Verhalten der Batterie nicht beeinträchtigen. Die Temperatursensoren müssen dazu miniaturisiert, hochgenau, robust und störunempfindlich sein, damit der Einsatz zwischen Zellen und Modulen in der Hochvolt-Batterie möglich ist. Der Zugang zur Hochvolt-Batterie muss äußerst platzsparend und hochvolt-sicher erfolgen.

Das neue, zum Patent angemeldete, digitale Temperatur-Messsystem HV DTemp von CSM wurde speziell für diese Anforderungen entwickelt.

Individuelle Sensoranordnung mit Flexprint

Die genaue Kenntnis der Temperaturverteilung sowie deren Änderung aufgrund unterschiedlicher Last- und Ladezustände bis auf die Zellebene ermöglicht die Optimierung von Batteriesystemen und ihrer Temperaturmodelle. Die HV DTemp IC-Sensorik kann in verschiedenen Geometrien passend für die jeweilige Messstelle angeordnet werden. In der Variante als Einzelsensor können die IC-Sensoren direkt an einen Controller angeschlossen werden. Als Sensorbaugruppe können vier Sensoren entweder in Reihe geschalten oder über eine kleine Verteilerplatine verbunden werden. Zu guter Letzt können die Sensoren auf einer Flexprint-Trägerfolie exakt positioniert und über Leiterbahnen verbunden werden.

Damit kann die Anordnung kundenspezifisch genau auf die Erfordernisse der Temperaturuntersuchung innerhalb der Hochvolt-Batterie, innerhalb einzelner Module an Komponenten oder Verbindungsschienen zugeschnitten werden. So lassen sich hochgenau Temperaturverteilung, Temperaturpfade, Temperaturprofile oder HotSpot-Bereiche ausmessen. Durch die individuelle, reproduzierbare Sensoranordnung sowie der Sensor-Positionierung auf der Flexprint-Trägerfolie wird der Aufbau von Test- und Prototypenbatterien erheblich beschleunigt und vereinfacht.

Anschluss mit nur einem hochvolt-sicheren Messkabel

Bisher mussten korrespondierend zur Anzahl von Temperatur-Sensoren analoge und damit störempfindliche Messsignalleitungen aus dem Hochvolt-Bereich der Batterie herausgeführt werden. Der Durchbruch von schon 100 Sensor-Messkabeln aus dem Batteriegehäuse hin zu Messmodulen hat bisher genaue Untersuchungen erheblich erschwert und teilweise sogar unmöglich gemacht.

Mit dem neuen digitalen Temperatur-Messsystem HV DTemp werden bis zu 64 IC-Temperatur-Sensoren innerhalb der Messbatterie mit einem Controller HV DTemp-M gebündelt. Bis zu acht HV DTemp-M Controller können in einer Batterie vernetzt werden. Das erlaubt den Anschluss von bis zu 512 IC-Temperatur-Sensoren an die Zentraleinheit HV DTemp-P mit nur einem hochvolt-sicheren Messkabel.

Störsichere und präzise Temperaturmessungen

Die HV DTemp IC-Sensorik wird über die HV DTemp-M Controller eindeutig adressiert und über die Zentraleinheit konfiguriert. Die Datenausgabe erfolgt über CAN-Bus im Free Running Mode. Jeder IC-Temperatur-Sensor generiert direkt digitalisierte Messwerte, d.h. die Gefahr der Erfassung von verfälschten Messwerten aufgrund von Störungen in den Zuleitungen besteht hier nicht. Die Messgenauigkeit liegt bei bis zu 0,1°C mit einer 16-bit Auflösung. Der Temperatur-Messbereich reicht von -40°C bis +125°C.

CSM ermöglicht mit dem neuen digitalen Temperatur-Messsystem HV DTemp eine schnellere und gezieltere Entwicklung von Batterien und Energiespeichern.