Messtechnik für Batterien, Batteriezellen und Power-Management

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Poweranalyse mit dem Oszilloskop oder ein Batterietest für E-Mobility oder Speichersysteme sowie Batteriezellen: Dank ausgeklügelter Messtechnik lassen sich die Energiespeicher umfassend überprüfen.

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Mixed Signal Oszilloskop, acht FlexChannels mit 62,5 Mio. Punkte-Speichertiefe mit Digital-Voltmeter, Arbiträr-Funktionsgenerator und Leistungsanalyse.
Mixed Signal Oszilloskop, acht FlexChannels mit 62,5 Mio. Punkte-Speichertiefe mit Digital-Voltmeter, Arbiträr-Funktionsgenerator und Leistungsanalyse.
(Bild: dataTec)

Batterie-Testlösungen und Messtechnik beispielsweise für Batterien für Elektro- und Hybridfahrzeuge, mobile elektronische Geräte, Medizintechnik oder der Telekommunikation spielen eine wichtige Rolle. Messtechnik-Anbieter dataTec hat hierzu verschiedene Mess- und Prüftechnik im Angebot. Seit Anfang 2020 bietet dataTec die Produktpalette von Tektronix/Keithley an. Gleichzeitig wurden die Midrange-Produkte von Rohde & Schwarz bis 44 GHz aufgenommen.

Für die Poweranalyse mit dem Oszilloskop bietet Tektronix das Mixed-Signal-Oszilloskop der Serie MSO Serie 5 mit seinem Software-Powerpaket für reproduzierbare Analysen beispielsweise von Stromspitzenfaktoren, Wirk-/Schein-/Blindleistung, Leistungsfaktor, Schaltverlust, Ripple, Effizienz, sowie Amplituden- und Zeitmessungen. Die MSO-Serie 5 verfügt über ein integriertes Digitalvoltmeter sowie einen Arbiträr-Funktionsgenerator für die Simulation von Sensorsignalen. Dem Anwender stehen bis zu acht analoge bzw. 64 digitale Eingänge für die Signale zur Verfügung. Hinzu kommen Bandbreiten von 350 MHz bis 2 GHz und Echtzeit-Abtastraten bis 6,25 GS/s. Für alle Oszilloskope gibt es verschiedene Stromzangen und Hochspannungstastköpfe.

Die RTE-Oszilloskope von Rohde & Schwarz mit 2+16 bzw. 4+16 Kanälen bieten eine vollständige Multi-Domain-Testlösung mit Funktionen für Leistungsanalysen sowie Logik-, Protokoll- und Frequenzmessungen. Bei der Schaltungsentwicklung für eine Strom- und Spannungsversorgung helfen Poweranalyse-Werkzeuge, das Ein- und Ausschaltverhalten zu bewerten, einschließlich der internen Übertragungsfunktion des Netzteils, des sicheren Betriebsbereichs, der Qualität der Ausgangsgrößen oder der Schaltverluste. Für hochpräzise Messergebnisse bieten die Oszilloskope Bandbreiten von 200 MHz bis 2 GHz, eine Abtastrate von 5 GS/s und eine vertikale High-Definition-Auflösung bis 16 Bit.

Batterietest für E-Mobility oder Speichersysteme

Mit einem Batterietestsystem (Batterielastsimulator) lassen sich Batteriezellen oder -packs auf ihr Langzeitverhalten hin überprüfen. Zum Testkonzept gehören Life-Cycle-Tests, Simulation von Ladung und Entladung, Kapazitätsprüfungen, Innenwiderstandsmessungen, Qualitätskontrollen, Materialexperimente sowie die Prüfung des Batterie-Management-Systems. Das Testsystem Chroma 17011 mit bis zu 40 Kanälen prüft Lithium-Ionen-Akkus und Doppelschichtkondensatoren (ELCD).

Es besteht aus dem bidirektionalen DC/AC-Wandler A691103 und einem Lade-/Entladeprüfgerät der Chroma-Serie 17200. Geprüft wird abhängig vom Ausgangsstrom und der Ausgangsspannung bis 100 A bzw. 10 V. Außerdem besteht es aus dem bidirektionalen DC/AC-Wandler A691103. Für höhere Ströme bis 1200 A lassen sich die Kanäle per Software parallel schalten.

Test und Analyse von Batteriezellen

Flexible modulare 4-Kanal-Stromversorgung und DC-Leistungsanalysator N6705C von Keysight nimmt bis zu vier programmierbare DC-Stromversorgungsmodule mit Multimeter-, Oszilloskop-, Arbiträr-Signalgenerator- und Datenlogger-Funktionen auf.
Flexible modulare 4-Kanal-Stromversorgung und DC-Leistungsanalysator N6705C von Keysight nimmt bis zu vier programmierbare DC-Stromversorgungsmodule mit Multimeter-, Oszilloskop-, Arbiträr-Signalgenerator- und Datenlogger-Funktionen auf.
(Bild: dataTec)

Batterie-Tester GBM-3300 von GW Instek – Das Messgerät prüft Batteriespannung und Innenwiderstand einer Batterie oder Zelle. Mit statistischen Funktionen, Pass/Fail-Analyse und variable Messwertauflösung für Entwicklung bzw. Produktionsumgebungen.
Batterie-Tester GBM-3300 von GW Instek – Das Messgerät prüft Batteriespannung und Innenwiderstand einer Batterie oder Zelle. Mit statistischen Funktionen, Pass/Fail-Analyse und variable Messwertauflösung für Entwicklung bzw. Produktionsumgebungen.
(Bild: dataTec)

Ein Leistungsanalysator gibt präzise Einblicke in die Leistungsaufnahme einer elektrischen Schaltung. Dazu gehört es, Wandler oder die Leistungskontrolle in der E-Mobility zu qualifizieren. Der 4-in-1-Power-Analyzer N6705C von Keysight ist eine modulare DC-Stromversorgung mit integrierten Funktionen als Digitalmultimeter, Oszilloskop, Arbiträr-Signalgenerator und Datenlogger. Es stehen 35 Quellen- und Last-Module mit einer Ausgangsleistung bis 600 W zur Verfügung. Die Ausgangsspannung ist programmierbar.

Der Batterietester der GBM-3000 von GW Instek ermittelt über seine Messfunktionen die Batteriespannung und den internen Widerstand. Er bietet eine Grundgenauigkeit von 0,01% für Spannungs- und 0,5% bei der Widerstandsmessung.

Test von Batterie-Management-Systemen

Batterie Zellen Simulator/Emulator BCS12-FULL für zwölf Zellen von Comemso, mit Fehlersimulation und µA-Strommessung, für Tests von Batterie-Management-Systemen (BMS) und erweiterbar bis auf 200 Zellen.
Batterie Zellen Simulator/Emulator BCS12-FULL für zwölf Zellen von Comemso, mit Fehlersimulation und µA-Strommessung, für Tests von Batterie-Management-Systemen (BMS) und erweiterbar bis auf 200 Zellen.
(Bild: dataTec)

Batterie-Zellen-Simulator und -Emulator BCS12-FULL für 48 Zellen von Comemso, mit Fehlersimulation und µA-Strommessung, für Tests von Batterie-Management-Systemen (BMS), erweiterbar auf bis 200 Zellen.
Batterie-Zellen-Simulator und -Emulator BCS12-FULL für 48 Zellen von Comemso, mit Fehlersimulation und µA-Strommessung, für Tests von Batterie-Management-Systemen (BMS), erweiterbar auf bis 200 Zellen.
(Bild: dataTec)

Der Batteriezellen-Simulator von des Anbieters Comemso wird bei der Entwicklung, Funktionsprüfung und Fehlersimulation moderner Batterie-Management-Systeme (BMS) eingesetzt. Der Multikanal-Emulator testet, automatisiert und reproduziert sowohl die Hardware als auch die Algorithmen des BMS; er ist das Kernelement in einem modernen HiL-System (Hardware-in-the-Loop).

Durch seine präzise Spannungsregelung lassen sich bei hohen Quellen- und Senkströmen eindeutige Ladezustände einer Zelle simulieren, um beispielsweise Balancing-Tests durchzuführen. Das System ist hochgradig skalierbar.

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