Neuer Sensing- und Balancing-IC für Batteriemanagement-Systeme in Elektroautos

Die Infineon Technologies AG erweitert ihr Produktangebot für Batteriemanagement-Systeme um einen neuen Sensing- und Balancing-IC, den TLE9012AQU. Der Baustein ist insbesondere für Batterien in Hybrid- und Elektroautos ausgelegt, eignet sich darüber hinaus auch für andere Anwendungsfelder. Er erfasst die Spannung in bis zu zwölf Batteriezellen mit einer Genauigkeit von ± 5,8 mV über den gesamten Temperatur- und Spannungsbereich sowie die gesamte Lebensdauer. Der IC unterstützt darüber hinaus bis zu fünf externe Temperatursensoren, verfügt über eine integrierte Cell-Balancing-Funktion und nutzt für die Kommunikation eine Iso-UART-Schnittstelle.

Batteriemanagement-Systeme erwirken unter anderem, dass die Kapazität einer Batterie optimal ausgeschöpft, d.h. bei Elektroautos in Reichweite umgesetzt wird und die Batterie nicht vorzeitig altert. Darüber hinaus ermitteln sie Lade- (State of Charge) und Gesundheitszustand (State of Health) der Batterie, um die verfügbare Reichweite und verbleibende Lebensdauer abzuschätzen. Der TLE9012AQU liefert die dafür notwendigen Messdaten und stellt durch das Cell-Balancing einen ausgeglichenen Ladezustand der Zellen sicher. Dies verhindert unter anderem, dass die schwächste Zelle die nutzbare Gesamtkapazität der Batterie bestimmt.

Um den Einfluss von Störsignalen auf die Messergebnisse zu minimieren, verfügt der neue Sensing- und Balancing-IC von Infineon über einen programmierbaren Rauschfilter. Darüber hinaus führt er die Messung in allen Zellen gleichzeitig durch, damit die Ergebnisse auch bei temporären Störfaktoren vergleichbar bleiben. Für die Langzeitstabilität der Messungen sorgt ein Kompensationsalgorithmus mit integriertem Stress-Sensor und erweiterter Temperaturkompensation.

Das Cell-Balancing erfolgt über zwölf auf dem Chip integrierte Balancing-Schalter – einem pro Kanal. Sie sind für Ströme bis 150 mA ausgelegt. Für höhere Ausgleichsströme unterstützt der Baustein auch externe Schalter. Außerdem lässt sich das Cell-Balancing so programmieren, dass es nach einer definierten Zeit von bis zu 32 Stunden oder, wenn die Zelle eine festgesetzte Spannung erreicht hat, ohne Signal des Mikrocontrollers stoppt. Der Mikrocontroller kann dadurch in den Ruhemodus wechseln und so Energie sparen.

Mit seinen zwölf Kanälen eignet sich der TLE9012AQU insbesondere für Batterien, die mit zwölf Zellen pro Modul partitioniert sind. Je Modul ist dann ein solcher Baustein erforderlich. Die Iso-UART-Schnittstelle für den Datenaustausch zwischen diesen Bausteinen sowie mit dem Mikrocontroller ermöglicht eine einfache Spannungsisolierung und stellt die Datenintegrität sicher. Die Kommunikation unterstützt mehr als 20 hintereinander geschaltete Bausteine und eine Ringtopologie. Diese stellt sicher, dass auch bei Ausfall eines einzelnen Bausteins die Kommunikationskette nicht abreißt und der Rest des Systems funktionsfähig bleibt.

www.infineon.com

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