Das Batteriemanagement (BMS) überwacht die Zellen im Batteriepack und misst Temperatur, Strom, Spannung und auch den Druck. Dies soll potenzielle Sicherheitsrisiken wie Überspannung, Erhitzung, Laden bei zu niedriger Zelltemperatur oder gar Thermal Runaway minimieren. Damit erhöht das BMS (auch im MEB) die Reichweite der Fahrzeuge, verlängert die Lebensdauer der Batterie und sorgt für mehr Sicherheit.

Bildergalerie:„Skalierbare Halbleiter-Lösungen für das Batteriemanagement in Elektrofahrzeugen”
Die BMS-Lösungen von NXP kommen in den Elektrofahrzeugen auf Basis der MEB-Plattform von Volkswagen zum Einsatz. Dies kündigten Kurt Sievers, CEO von NXP (rechts), Lars Reger, CTO von NXP (links) und Dr. Holger Manz, Leiter Energieversorung und Hochvoltsysteme bei Volkswagen (auf der Leinwand) in der Keynote der 2020er Entwicklerkonferenz NXP Connects an.
Bis 2030 sollen mehr als 40 Prozent aller Fahrzeuge elektrifiizert sein: vom Mildhybrid bis hin zum vollelektrischen Fahrzeug. Die Kostenparität von Verbrenner und xEV erwartet NXP für 2024 und beruft sich dabei auf Daten von Strategic Analytics und IHS.
Schlüsselsysteme in einem elektrifizierten Antriebsstang, hier in einem Plug-in-Hybrid. Der Powertrain-Domain-Controller regelt das Zusammenspiel von Verbrenner und Elektromotor. Im vollelektrischen Fahrzeug entfällt die Verbrennerseite. Für die Langlebigkeit und die Sicherheit der Batterie ist das BMS essenziell.
Die Halbleiter-Lösungen von NXP sind nicht nur im Batteriemanagementsystem vertreten. Der Hersteller liefert auch Bausteine für die Prozessorseite, für das In-Vehicle-Netzwerk, Sensoren und Treiber sowie für das Analog-Frontend in Form des Battery Control Circuit BCC.
Die Hauptaufgaben des BMS liegen darin, die Batterie hinsichtlich Sicherheit, Performance und Multi-Batteriezellen-Funktionen zu überwachen und zu optimieren. Es misst Strom, Spannung, Temperatur, Innenwiderstände und sorgt für das notwendige Cell-Balancing.
Die Batteriemanagement-Lösung von NXP besteht aus dem Battery Pack Controller, der Battery Junction Box und den einzelnen Cell Module Controllern. Der Halbleiterhersteller liefert dafür PMICs (Power Management ICs), Bauelemente für das IVN (In Vehicle Networking), RTCs (Real Time Clocks), Prozessoren mit Software-Treibern, NFC-/RFID-Tags zur Nachverfolgbarkeit der Batteriezellen, Prozessoren und Analogschaltkreise.
Der Umfang der Halbleiterlösungen von NXP für das BMS in EVs und Plug-in-Hybriden im Detail erklärt indirekt auch Aspekte, die zur Entscheidung von Volkswagen beigetragen haben. Wichtig ist hierbei auch die isolierte Kommunikation zwischen der Batterie und dem BMS. Die Bestimmung der Messgrößen kann von beiden Seiten aus geschehen, also vom Battery Cell Controller aus und vom BMS aus. So kann das Auto auch noch zur Werkstatt gelangen, wenn ein Zell-Controller ausgefallen ist und ein Teil der Zellen somit nicht mehr überwacht wird. In dem Fall springt das BMS kurzzeitig ein.
Zero Emission heißt das finale Ziel der Fahrzeugelektrifizierung. NXP setzt mit seinen Lösungen auf ein hohes Maß an Skalierbarkeit und stellt sowohl Hardware- als auch Software-Plattformen zur Verfügung.

Den Einsatz von NXPs Batteriemagementsystem in den E-Fahrzeugen und Hybriden des Volkswagen-Konzerns gab NXP-CEO Kurt Sievers in seiner Eröffnungsrede zur Entwicklerkonferenz NXP Connects bekannt. Dr. Holger Manz, Leiter Energieversorgung und Hochvolt-Systeme bei Volkswagen, erklärte hierzu folgendes: „Mit einem funktional sicheren Batteriemanagement, das sich über eine Vielzahl von Fahrzeugmodellen skalieren lässt, kann man das Potenzial der Batterie voll ausschöpfen, die Reichweite optimieren und die Lebensdauer der Batterie maximieren.“ Volkswagen plant in der ersten Phase seiner Produktoffensive für Elektromobilität bis 2029, rund 75 vollelektrische Fahrzeugmodelle auf den Markt zu bringen.

Funktionen des Batteriemanagement

Die Lösungen für das Batteriemanagement von NXP kommen in den Hybrid- und Elektrofahrzeugen basierend auf VWs MEB-Konzept zum Einsatz.

Die Lösungen für das Batteriemanagement von NXP kommen in allen Hybrid- und Elektrofahrzeugen basierend auf VWs MEB-Konzept zum Einsatz. NXP

Das BMS überwacht Sicherheit-, Performance- und Multi-Batteriezell-Funktionen. Neben den klassichen Messgrößen Strom, Spannung und Temperatur optimiert es die Entladung, sorgt für ein sicheres und schnelles Laden des Energiespeichers, schätzt State of Health (SOH) und State of Charge (SOC) ab und sorgt für das nötige Cell Balancing. Eine präzise Überwachung der Zellspannung ist dabei essenziell – und das besonders, wenn es sich bei immer stärker wachsendem Markt für Elektromobilität bei der Batterie um eine in hohen Stückzahlen produzierte Komponente handelt. Die Lösung von NXP ist dabei in der Lage, die Zellspannung im Millivoltbereich zu messen. Der Halbleiterhersteller stellt neben den Chipsets vollständig validierte Referenzdesigns, kohärente Konzepte für funktionale Sicherheit sowie Embedded-Software-Treiber für alle EV-Powertrain-Varianten vom Mildhybrid bis zum vollelektrischen Fahrzeug bereit.