Testing high-voltage batteries

The battery (or storage) is the heart of the electric car and provides the energy for its movement.

These high-voltage batteries have output voltages between 400 V DC and 800 V DC. They consist of numerous battery cells connected in parallel and in series. Lithium-ion batteries currently dominate electric vehicles. Research is being conducted worldwide to improve the performance of these batteries. However, alternatives based on other raw materials are conceivable.

Bei den Batterien handelt es sich meistens um Hochvoltbatterien mit Ausgangsspannungen zwischen 400 Volt DC und 800 Volt DC. Sie bestehen aus zahlreichen parallel und seriell zusammen geschalteten Lithium-Ionen-Zellen. In Abhängigkeit von der geforderten Leistung werden mehrere Zellen zusammengefügt als „Batteriepack“. Dieses wiederum befindet sich Crash-geschützt in einem Gehäuse aus Aluminium oder Stahl. Eine weitere wichtige Komponente ist die Leistungselektronik, welche die Funktionen der Batterie steuert. Zellen, Elektronik, Kommunikations- und Hochspannungsverbindungen sowie Verkabelung sind fest in einem Batteriemanagementsystem-Modul verbaut.

Das Funktionstestsystem von GÖPEL electronic prüft das gesamte Modul auf korrekte Funktionsfähigkeit, bevor es im finalen Schritt in die Karosserie verbaut wird.

Bevor eine Funktionsprüfung erfolgen kann, wird das komplette Batteriemodul einem Sicherheitstest unterzogen. Erst wenn dieser Bestanden ist, erfolgt der eigentliche Funktionstest. In diesem wird zum Beispiel geprüft, ob die Kommunikationsschnittstelle korrekt funktioniert. Dazu wird das Batteriemodul mit der klassischen Bordnetzspannung eines E-Fahrzeuges versorgt. Mithilfe des CAN-Bus wird die HV-Spannung auf die Batterie geschaltet und überprüft deren Zustand über das Batteriemanagementsystem (BMS). Mit einer leistungsstarken Stromversorgung im HV-Bereich, welche als Quelle oder Senke betrieben werden kann, wird die Batterie mit einem vorgeschriebenen und definierten Ladeimpuls geladen, entladen und schließlich der „State-of-Charge“ kontrolliert. Die dafür benötigte Energie wird nach der Entladung der Batterie durch das Testsystem zurück ins Stromnetz gespeist.

In einer weiteren Funktionsprüfung werden durch Simulationen Sicherheitssignale des Batteriemoduls getestet, beispielsweise, ob sich die Batterie bei einem Crash-Signal abschaltet. Zudem wird kontrolliert, ob die einzelnen Zellen über das Steuergerät auslesbar sind und ob das Batteriemanagementsystem (BMS) funktionsfähig ist. Abschließend werden die gesamten Testergebnisse in eine Datenbank in der Fertigung geschrieben. War die Prüfung erfolgreich, dann werden über den CAN-Bus Freigabedaten in einen EEPROM-Speicher des Batteriemoduls geschrieben, wodurch ihre tadellose Funktionalität ausgewiesen wird.