MA – Analyse von Batteriesystem- und BMS-Fehlern und darauf aufbauende Implementierung eines Hardware-in-the-Loop Teststandes

Im Pariser Abkommen vereinbarten 195 Länder ihre Treibhausgasemissionen zu senken, um die globale Erwärmung zu begrenzen. Das Umweltprogramm der Vereinten Nationen nennt dabei im Emission Gap Report 2022 unter anderem den Ausbau von Wind- und Solarenergie sowie die Elektrifizierung des Transportbereichs als unabdingbar zur Erreichung der Ziele. Für eine effiziente Nutzung erneuerbarer Energien ist eine sichere Energiespeicherung eine unabdingbare Voraussetzung, z. B. durch die Lithium-Ionen-Batterie-Technologie.
Den sicheren Betrieb des Batteriesystems gewährleistet dabei das Batteriemanagementsystem (BMS). Obwohl sich die Grundfunktionen eines BMS über verschiedenen Anwendungen (z. B. Automobil, Fluganwendungen) ähneln, muss die Elektronik und Software inklusive Betriebsverhalten applikationsspezifisch anpassbar sein. Die Komplexität der dabei zu entwickelnden Embedded Software erfordert eine weitestgehend automatisierte Testung. Für Embedded-Projekte und -Plattformen verwendet man hierfür Hardware-in-the-Loop (HIL) Prüfstände, in denen die Software auf realer Hardware getestet werden kann.
In dieser Arbeit sollen zunächst mögliche Fehlerfälle, die in Batterien, einem Batteriesystem und auf dem BMS auftreten können, gesammelt und analysiert werden. Anschließend an die Analyse muss bewertet werden, welche dieser Fehler für das BMS relevant sind und wie die BMS-Basissoftware in einem HIL automatisiert gegen diese Fälle getestet werden können, um so das korrekte BMS-Verhalten zu validieren. Dafür soll ein erweiterbares Framework, bestehend aus Hardware- und Softwarekomponenten, entwickelt, aufgebaut und in Betrieb genommen werden, das es erlaubt, das BMS eben auf genau diese Fehler zu testen.

Bearbeiter: Tobias Uhrmann

Betreuer:  Stefan Waldhör, Johannes Wachtler

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik. Energietechnik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März