Strommessung und Coulomb-Zählung

Die Strommessung im BMS wird zur präzisen Vorhersage des Ladezustands (SoC) eingesetzt. Der Grund dafür ist der außerordentlich flache Verlauf sowie die Empfindlichkeit der SoC-Kurve gegenüber dem Zellenzustand (z. B. Spannung, Temperatur, Alter, usw.). Eine exakte Herleitung des Ladezustands aus der Zellenspannung alleine wäre somit nicht möglich. Deshalb kommt ein Stromsensor für die Ermittlung des Ladezustands mittels Coulomb-Zählung zum Einsatz. Hierbei werden die Ladungen gemessen, die in eine Batteriezelle hinein- oder aus ihr herausfließen.

Darüber hinaus wird der Stromsensor zur Erkennung von Ereignissen im Stromkreis (OCD) genutzt. Bei Auftreten eines OCD-Ereignisses müssen die Zellen und die Last durch Trennen der Batterie geschützt werden. Die schnelle Erkennung von OCD-Ereignissen ist entscheidend für den Schutz der Insassen, der Last und der Batterie.

Ströme werden üblicherweise mit Nebenschlusswiderständen bzw. Hall-Sensoren gemessen. Infineon bietet hier folgende Möglichkeiten an:

• Mess-ICs mit Nebenschlusswiderstand: Das PSoC™ 4 HV PA 144k ist ein vollständig integriertes, programmierbares und eingebettetes System für Batterieüberwachung und -management und stellt eine Unterfamilie des PSoC™ 4 HV PA dar. Das System nutzt einen Arm^® Cortex^®-M0+ Prozessor mit 48 MHz sowie programmierbare und rekonfigurierbare Analog- und Digitalblöcke. Das System verfügt zudem über einen 128-KByte-Flash-Code-Speicher mit ECC-Schutz (Fehlerkorrekturcode). Diese Produktfamilie wird in einem 32-QFN-Gehäuse mit benetzbaren Flanken angeboten.
• Hall-Sensoren: Der automotive XENSIV™ TLE4972 ist ein magnetischer kernloser Stromsensor, der ein analoges Sensorsignal proportional zum gemessenen Strom ausgibt und über zwei schnell reagierende Kontaktstifte zur Überstromerfassung verfügt.  Aufgrund seines Differenzmessprinzips verhält er sich robust gegenüber Streufeldern und ist für Strommessungen in EMV-sensiblen Umgebungen geeignet, z. B. bei Motoranwendungen zur Strommessung in der Phase. Das digital unterstützte analoge Konzept des TLE4972 bietet dank der proprietären Belastungs- und Temperatur-Kompensation und der bewährten und robusten Hall-Technologie hervorragende Stabilität über einen großen  Temperaturbereich und die gesamte Lebensdauer. Durch das kernlose Design werden negative Effekte (Sättigung, Hysterese) vermieden, die bei Sensoren vorkommen, die zur Konzentration des Magnetflusses mit einem Eisenkern ausgestattet sind.