Energiemanagement und Mikroenergietechnik

Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

Batteriemanagement

Blockschaltbild eines Batteriemanagement-Systems 
Blockschaltbild eines Batteriemanagement Systems

Um eine Batterie beliebiger Chemie zu laden ist ein exaktes Spannungs- und Stromprofil erforderlich, ansonsten geht ein Teil der Kapazität verloren oder die Batterie kann beschädigt bzw. zerstört werden. Zur Erzeugung dieser Ladeprofile werden spezielle Laderegler verwendet, die die benötigten Spannungen und Ströme aus einer DC-Quelle generieren.

Wir entwickeln hochintegrierte Laderegler - vom einfachen analogen Regler bis hin zum intelligenten mikroprozessor-gesteuerten digitalen Regler. Optimiert werden diese Schaltungen mit dem Ziel kleiner externer Komponenten als auch für den Betrieb mit Batterien unterschiedlicher Chemie.

  • Wir entwickeln sowohl die dafür nötigen Teilkomponenten wie Spannungsregler und ADCs, verwenden aber auch kommerzielle Produkte für den Aufbau kompletter Energieversorgungssysteme.
  • Weiterhin werden Standards wie SBS (Smart Battery Standard), SMBus (System Management Bus) und PMBus (Power Management Bus) eingesetzt, um Kompatibilität zu kommerziellen Systemen zu erreichen. 
  • Zusätzlich testen wir Batteriemanagement-Systeme und Batterien mit einem professionellen Batterie-Testsystem, welches auch zur Modellierung von Batterien eingesetzt wird.

 

Batteriemonitoring

aktive Zellsymmetrierung

Eine wichtige Information in batteriebetriebenen Systemen ist die verbleibende Kapazität der Batterie. Spezielle Schaltungen und Systeme messen den Lade- und den Entladestrom der Batterie und stellen dabei dem Benutzer Informationen über die verbleibende Kapazität zur Verfügung.

Wir entwickeln komplette Systeme mit einem breiten Spektrum an Funktionalitäten.

  • Über Strom-, Spannungs-, Temperatur- und Widerstandsmessung werden unterschiedliche Batterieparameter wie SOC (State-of-Charge), SOH (State-of-Health) und SOF (State-of-Function) ermittelt.
  • Ein eigens entwickeltes Software-Tool veranschaulicht die Messwerte und die daraus berechneten Werte des Monitoringsystems auf dem Display eines Computer oder PDAs.
  • Wir besitzen ein Patent für einen speziellen Monitoring-Algorithmus mit extrem niedrigem Eigenstromverbrauch.