Li-Ionen Einzelzellenemulator

Fraunhofer Gesellschaft e. V.

Li-Ionen Einzelzellenemulator:
Zur Ausschreibung steht ein Li-Ionen Einzelzellemulator zum Testen von Batteriemanagementsystemen. Dieses System soll aus mehreren hochdynamischen, bidirektionalen Spannungsquellen (Zellemulatoren) und Temperatursensoremulatoren bestehen. Das System soll ein Lithium-Ionen-Batteriepack darstellen können. Das grundlegende Prinzip des Einzelzellemulators/Temperaturemulators ist in der unteren Abbildung verdeutlicht. n bezeichnet die gesamte Anzahl an Zellemulationen. y die gesamte Anzahl an Temperaturemulationen.
Der Li-Ionen Einzelzellemulator muss folgende Eigenschaften haben:
— Es müssen Batteriemanagementsysteme (BMS) der neusten Generation mit aktiver (induktiv, kapazitiv) als auch passiver Balancing-Schaltung (z. B. aktive BMS von Infineon, Linear Technology, …) getestet werden können, ohne dass eine Beschädigung des BMS/Emulators auftritt.
— Der Einzelzellemulator muss Spannungsfühleranschlüsse (Sense-Leitungen) besitzen und auf die dort gemessene Spannung regeln können.
— Zur Ansteuerung des Einzelzellemulators muss dieser eine echtzeitfähige Steuerung/Regelung mit EtherCat Schnittstelle besitzen, über die das Gerät mit seinen Funktionen betrieben werden kann. Die geforderte Zykluszeit für die Aktualisierung der Werte auf dem EtherCat Bus muss kleiner/gleich 1ms sein.
— Der Einzelzellemulators soll eine hochpräzise und hochdynamische Messtechnik für Batteriestrom und Batteriespannung besitzen.
— Der DC-Ausgang des Zellemulators muss galvanisch getrennt bzw. potentialfrei vom AC-Versorgungsnetz sein. Dieser Zustand muss von einem integrierten Isolationswächter kontinuierlich überwacht werden. Beim Auftreten eines Isolationsfehlers darf das Gerät nicht einschalten, bzw. muss sich gegebenenfalls wie in einem Not-Aus Fall ausschalten. Weiterhin müssen auch die Zellemulatoren untereinander galvanisch getrennt sein.
— Die Anlieferung des Gerätes nach Kassel soll frei Haus erfolgen.
— Nach Auftragsvergabe muss der Auftragnehmer dem Auftraggeber die Bedienungsanleitung und die Schnittstellenbeschreibung inkl. ESI-Datei zukommen lassen, damit der Auftraggeber seine Entwicklungen schon vor Auslieferung der Geräte vornehmen kann.
— Das Gerät soll Luftgekühlt sein und eine Wärmeabgabe an die Raumluft von 3,5kW nicht überschreiten. Eine Wasserkühlung ist nicht möglich.
— Die einzelnen Zellemulatoren sollen flexibel verschaltet werden können. Es darf keine Gefahr von dem Emulator ausgehen, wenn es zu einem Drahtbruch/Kurzschluss in den Kabeln kommt. Bei einer Parallelschaltung einzelner Zellemulatoren müssen sich die Stromwerte addieren. Wahlweise müssen folgende Verschaltungen möglich sein:
— — alle Zellemulatoren in Reihe (siehe Abbildung, Zellenanzahl = n),
— — jeweils 2 Zellemulatoren parallel und dann in Reihe (Zellenanzahl = n/2),
— — jeweils 4 Zellemulatoren parallel und dann in Reihe (Zellenanzahl = n/4).
— Die Zellenanzahl muss mindestens n = 104 Zellen betragen. Die notwendigen Kabel/Stecker sollen für die drei Varianten mitgeliefert werden.
— Jeder Zellemulationskanal muss die folgenden Eigenschaften haben:
— — Maximaler Quellstrom mindestens 2,5A,
— — Maximaler Senkenstrom mindestens 2,5A,
— — Maximale Spannung mindestens 6V,
— — kontinuierlicher Übergang zwischen Quellen- und Senkenbetrieb,
— — sehr kleine Spannungs-/Stromrestwelligkeit (Effektivwert und Spitze-Spitze-Wert),
— — hohe Regeldynamik.
— Für jede Zellemulation soll eine Fehleremulation möglich sein:
— — Leitungsbruch der Zelle,
— — Kurzschluss einer Zelle,
— — Verpolung einer Zelle,
— — Einspeisung fremder Spannung auf einem Pol.
— Es muss eine Temperatursensoremulation Widerstandsbasierter Temperatursensoren der Typen Pt-100, PT-500, PT-1000, Ni- und KTY für n/4 Kanäle möglich sein.
— Alle ausgelieferten Geräte müssen über einen, durch den Anwender leicht zu bedienbaren Kalibrierungsmodus verfügen.
— Alle ausgelieferten Geräte müssen weiterhin über eine EG Konformitätserklärung bzw. CE-Kennzeichnung verfügen. Die technische Ausführung der Anlage(n) muss also den einschlägigen grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen der EG-Richtlinien entsprechen.
— Im ausgeschalteten Zustand des Batterieeinzelzellemulators und im Fehlerfall muss die DC-Ausgangsspannung umgehend abgeschaltet werden (offene Klemmen). Der Not-Aus Kreis muss drahtbruchsicher ausgeführt und kaskadierbar sein.
— Dem Gerät muss ein detailliertes Prüfprotokoll zur Einhaltung der in der Ausschreibung geforderten technischen Werte beigelegt werden. Der Auftraggeber soll die Möglichkeit haben bei der Endabnahme im Werk dabei zu sein. Weiterhin findet eine Endabnahme durch den Auftraggeber vor Ort statt. Der Auftragnehmer muss den Auftraggeber an dem Gerät schulen.
Das System muss modular erweiterbar (Zellen, Temp.-Emulation) sein.

Deadline
Die Frist für den Eingang der Angebote war 2014-03-13. Die Ausschreibung wurde veröffentlicht am 2014-01-29.

Anbieter
Die folgenden Lieferanten werden in Vergabeentscheidungen oder anderen Beschaffungsunterlagen erwähnt:

• • Scienlab electronic systems GmbH

Wer?

• • Fraunhofer Gesellschaft e. V.

Wie?

• • Maschinen für allgemeine und besondere Zwecke › Diverse Maschinen und Geräte für besondere Zwecke

Wo?

• • Hessen › Kassel