Innovative Akkumanagement-Technologie für günstigere Elektrofahrzeuge mit besserer Leistung
Akkumanagement-Systeme sind für die optimierte Nutzung immer häufiger eingesetzter großer Akkustapel von wesentlicher Bedeutung, da sie die Beständigkeit, Leistung und Zuverlässigkeit verbessern. Sie gewährleisten das angemessene Laden und Entladen von Lithiumakkusätzen, die die Temperatur jeder Lithiumzelle steuern, um gefährliche Entladungen zu vermeiden und zudem jede Zelle im System ausgleichen und schützen. Akkumanagement-Systeme sind Kernkomponenten von Elektrofahrzeugakkus, die typischerweise etwa 15 % der Systemgesamtkosten ausmachen. Das EU-finanzierte Projekt SmartCharge zielte darauf ab, die Kosten für Akkumanagement-Systeme über die Verwendung von ASIC-Technologie (anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) um etwa ein Drittel zu reduzieren, damit ein neuartiger integrierter Schaltkreis für ein fortschrittlicheres Akkumanagement erreicht werden könnte. Es handelt sich um einen ASIC-basierten integrierten Schaltkreis, der in großen Akkumanagement-Systeme als lokale Überwachungseinheit eingesetzt wird. „Die Senkung von Kosten für Akkumanagement-Systeme und Leistungsoptimierung ist von entscheidender Bedeutung, um die akkubezogenen Schwierigkeiten für den großflächigen Einsatz von Elektrofahrzeugen zu minimieren“, sagt Lars Barkler, CEO von Projektkoordinator LiTHIUM BALANCE in Dänemark. Kosteneffektive, zuverlässige und optimal funktionierende Akkumanagement-Lösungen für Elektrofahrzeuge Die Projektpartner entwickelten und demonstrierten einen neuartigen integrierten Schaltkreis, der in Akkumanagement-Systemen eingesetzt wird, die über LiTHIUM BALANCE produziert und hergestellt werden. DasAkkumanagement-System kann zu einem Preis an Hersteller von Elektrofahrzeugen verkauft werden, der im Vergleich zur Konkurrenz 30 % günstiger ist. Infolgedessen wird die kostspieligste Komponente des Elektrofahrzeugs – der Akkusatz – um 5 % günstiger. Dies wird die Elektrofahrzeugkosten für Endanwender erheblich verringern und die Einführung des Elektroverkehrs vereinfachen. Das Projektteam begann mit der Durchführung einer Machbarkeitsstudie, die eine Marktanalyse beinhaltete, um die Machbarkeit des SmartCharge-Konzepts hinsichtlich eines ASIC-Schaltkreises für das Akkumanagement zu validieren. Die Studienteilnehmer ließen eindeutig darauf schließen, dass es derzeit eine Marktnachfrage gibt und dass die hohen Kosten für bestehende Akkumanagement-Systeme unter Erstausrüstern in der Automobilindustrie eine Sorge sind. Bei diesen Herstellern besteht das gemeinsame Interesse, die Kosten zu senken und die Leistung zu verbessern, damit akkubezogene Hürden für den großflächigen Einsatz von Elektrofahrzeugen überwunden werden können. Die Machbarkeitsstudie half überdies bei der Ermittlung potenzieller Partner für die ASIC-Entwicklung und -Herstellung, für die internationale Zertifizierung und für den Verkauf der hieraus resultierenden Akkumanagement-Systeme an Automobilhersteller. Gegenwärtig gibt es keine Akkumanagement-Systeme für hohe Spannungen, deren Qualität für den Automobilsektor geschaffen ist und die standardmäßig einen aktiven Ausgleich für die Produktion in hoher Stückzahl leisten können, „auch wenn zusätzliche ASICs hinzugefügt werden können, um einen aktiven Ausgleich zu schaffen, die zu einem Anstieg der Chipkosten um das Dreifache führen, sodass eine Verwendung in der Großproduktion nicht tragbar ist“, erklärt Barkler. „Das patentgeschützte hybride Ausgleichskonzept des fortschrittlichere Akkumanagements ist ein wesentlicher technischer Durchbruch, da dank eines innovativen Ansatzes für einen modulinternen aktiven Ausgleich, der direkt im ASIC-Chip selbst implementiert wird, die Vorteile eines aktiven Ausgleichs ohne Steigerung der Chipkosten erschlossen werden.“ Darüber hinaus hilft das einzigartige analoge Frontend von LiTHIUM BALANCE dabei, die Auswirkungen von elektromagnetischen Umgebungen mit Rauschen zu vermeiden, um die Nutzung von Stromleitungskommunikation in Akkumanagement-Systemen zu ermöglichen. „Das System wird von unseren potenziellen Kunden gegenüber dem aktuellen technischen Stand in dem Sektor als wesentlicher Fortschritt erachtet“, schlussfolgert Barkler. Das Konsortium wird sich jetzt auf die großflächige Demonstration und kommerzielle Vermarktung des ASIC-Schaltkreises selbst wie auch des Akkumanagement-Systems, welches die ASIC-Komponente verwendet, fokussieren.
Schlüsselbegriffe
SmartCharge, Elektrofahrzeug, BMS, Akku, ASIC, Akkumanagement, Lithiumakku
