Eckdaten

Der Artikel geht auf die Vor- und Nachteile von diskreten und integrierten Batterie- und DC-Testsystemen ein, die man bei jeder Applikation abwägen sollte. Als Beispiel wird das Testsystem der Serie 9200 von NH Research im Vertrieb bei Compumess Elektronik herangezogen.

Batterien werden in der Regel spezifisch für eine definierte Anwendung entwickelt. Anforderungen an Spannung, Strom, Leistung und Energie (Ah / kWh) ändern sich je nach Einsatzbereich. Hinzu kommt, dass sich das Verhalten von Batterien mit jedem Zyklus und abhängig von Temperatur und Alter unterscheidet. Folglich variieren die Testanforderungen an die einzusetzenden Batterien je nach Applikation recht deutlich. Anwender stehen vor der Herausforderung, ihre jeweiligen Anforderungen an ein Batterie- und DC-Testsystem zu spezifizieren und eine geeignete Lösung zu konzipieren.

Testanforderungen variieren sehr deutlich

Grundsätzlich unterscheidet man diskrete und integrierte Lösungen. Beide Varianten haben Vor- und Nachteile, die es je nach Applikation abzuwägen gilt. Diese werden im Folgenden knapp erläutert. Als Beispiel einer integrierten Lösung dient das Testsystem der Serie 9200 von NH Research, Vertrieb und Service erfolgt durch Compumess Elektronik.

Das Batterietestsystem 9200 verfügt über integrierte Schutzfunktionen für Laden und Entladen, die eine Überladung und Tiefentladung des Batteriepacks ohne zusätzliche Überwachungselektronik verhindern.

Das Batterietestsystem 9200 verfügt über integrierte Schutzfunktionen für Laden und Entladen, die eine Überladung und Tiefentladung des Batteriepacks ohne zusätzliche Überwachungselektronik verhindern.Compumess Elektronik

Der größte Vorteil der diskreten Lösung liegt in der maßgeschneiderten Problemlösung. Zudem stehen die einzelnen Komponenten des Systems wie Stromversorgungen und Lasten – bestenfalls mit Tiefentladeschutzfunktion (zum Beispiel NH Research Serie 4700) – auch für Testzwecke anderer Anwendungen im Unternehmen zur Verfügung. Somit ist die diskrete Lösung auch die kostengünstigere in der Anschaffung. Allerdings muss sich der Anwender hier selbst um das komplexe Thema der Systemintegration und Softwareprogrammierung kümmern. Etwa notwendige Parallelschaltungen der Geräte komplizieren diese Aspekte zusätzlich. Bei diskreten Lösungen sind zudem die Messungen im Lade- und Lastbetrieb nicht einheitlich, und es gibt kein durchgehendes Bedien- und Sicherheitskonzept.

Maßgeschneiderte Problemlösung

Beim Thema Sicherheit überwiegen hingegen die Vorteile der integrierten Lösungen wie zum Bespiel beim Batterietestsystem 9200 von NH Research. Sie verfügen über integrierte Schutzfunktionen für Laden und Entladen, die eine Überladung und Tiefentladung des Batteriepacks ohne zusätzliche Überwachungselektronik verhindern. So werden der Zustand der AC-Line sowie die Sekundärseite kontinuierlich kontrolliert. Die jeweiligen Limits kann der Anwender programmieren. Für das System gibt es einen Not-Aus-Schalter, die Kanäle sind mit Interlock-Verbindungen je Kanal einzeln abschaltbar.

Vorteilhaft gestaltet sich bei integrierten Lösungen auch die Energie-Regeneration: Regenerative Lasten speisen aufgenommene Energie zurück ins Netz und erzeugen somit wenig Abwärme. So benötigt ein Test mit einer Last von 10 kW nur 2,6 kW Energie und reduziert die produzierte Abwärme. Durch diese Rückspeisung der Entladeleistung ins Netz verbessert sich die Energiebilanz erheblich. Hierdurch reduzieren sich die Betriebskosten signifikant. Dies verdeutlicht ein Rechenbeispiel in der Tabelle.

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Compumess Elektronik

Neben der Kostenersparnis vereinfacht die integrierte Lösung auch die Messungen. Für das Laden und Entladen wird dasselbe Messsystem verwendet. Ein integrierter 1,2-MSample/s-Digitizer liefert Sample-Raten im Sub-Mikrosekundenbereich. Die zugrundeliegenden Parameter lassen sich schnell und kinderleicht verändern. Zum Beispiel können sehr schnelle Übergänge im Sub-Millisekundenbereich, Slew-Rate-kontrollierte Änderungen, Makros mit bis zu 1000 Schritten programmiert werden.

Sample-Raten im Sub-Mikrosekundenbereich

Wichtigster Vorteil der integrierten Lösung ist jedoch die Skalierbarkeit des Testsystems. Benötigt eine Anwendung höhere Leistungen, können mehrere Module des 9200er-Systems parallel geschaltet werden. Mit einem einzigen Softwarekommando lässt sich ein virtuelles Device mit 2 bis 20 Mal der ursprünglichen Größe generieren. Mit diskreter Hardware stellt dies den konzipierenden Ingenieur vor eine ziemlich komplexe Herausforderung.

Die Entscheidung für eine diskrete oder integrierte Testlösung ist in erster Linie abhängig von der jeweiligen Applikation. Beide Varianten bieten Vor- und Nachteile. Eine klare Definition der Anforderungen an das heutige und eventuell auch an das zukünftige Batterie- und DC-Testsystem ist maßgebend für eine optimale Lösung.

Compumess Elektronik ist spezialisiert auf Lösungen zum Testen von Batterie- und Ladegeräten und bietet Komponenten sowie Systemintegration sowohl für diskrete als auch für integrierte Lösungen mit langjähriger Erfahrung in beiden Bereichen.