Batteriemanagementsysteme
BMS Testing am HiL-Prüfstand – mit Fehlern, die echte Zellen nicht erlauben.
BMS Testing zeigt, ob ein Batteriemanagementsystem seine Zellen richtig misst, sie ausgleicht und rechtzeitig auf Fehler reagiert. Am HiL-Prüfstand ersetzt der Battery Cell Simulator die Batterie durch gesteuerte Zell- und Sensorsignale. So weisen Sie nach, dass Ihr BMS Normal-, Grenz- und Fehlerfälle beherrscht – für Fahrzeuge, Speicher, Roboter und Drohnen. Echte Batteriepakete müssen Sie dafür nicht aufbauen und belasten.1
204 simulierte Zellen, keine neue Werkzeugkette: BMS-Prüfung in der vorhandenen CANoe-Umgebung.
- Wofür
- Teams, die zeigen müssen, dass ihr BMS Fehler erkennt und beherrscht – in Fahrzeugen, Speichern, Robotern und Drohnen.
- Was es kann
- Simulierte Zellen und Sensoren wiederholen Normal-, Grenz- und Fehlerfälle; veröffentlichtes Projekt: 204 simulierte Zellen in einem bestehenden CANoe-Aufbau.
- Wofür nicht
- Elektrochemische Charakterisierung von Zellen oder Batteriepaketen.
Ein BMS, das einen unsicheren Zellzustand im Feld übersieht, macht aus einem Softwarefehler einen Sicherheitsvorfall.
Ihr Weg zur BMS-Prüfung
Den Aufbau für Ihre BMS-Prüfung auswählen
Am Anfang stehen die Anwendung und eine passende Projektkonfiguration; danach werden die technischen Anforderungen für Ihren Aufbau abgestimmt.
15-Minuten-Demo. Ein Ingenieur zeigt Ihren BMS-Prüffall an einem echten Battery Cell Simulator.Schriftliches Angebot. Zellkanäle, Sensor- und Fehlersimulation und Integration für Ihre Aufgabe – danach bestellen Sie.Lieferung und Start. Inbetriebnahme und Schulung legen wir im Angebot fest.
Zellen und Steuergerät
Die Zellen speichern Energie. Das BMS überwacht und schützt sie.
- Zellzustände überwachenDas BMS überwacht die Spannung an jeder Position der Reihenschaltung sowie die Temperatur und weitere sicherheitsrelevante Signale.
- Das Batteriesystem schützenDas BMS erkennt unsichere Zustände und löst Schutzmaßnahmen gegen Überladung, Tiefentladung und Überhitzung aus.
- Zellen und Sensoren simulierenDas Prüfsystem emuliert Zellspannungen und Sensorsignale, sodass Sie BMS-Reaktionen ohne echte Batteriezellen testen können.
- Wiederholbare Tests automatisierenGeben Sie unterstützte Betriebszustände und Fehlerkombinationen mit definierten, wiederholbaren Eingangssignalen vor, um das BMS-Verhalten zu validieren.
Konzeptionelle Batteriesysteme. Ein Battery Cell Simulator ermöglicht BMS-Tests mit kontrollierten Zell- und Sensorsignalen.
Prüfmatrix
Was BMS Testing prüft – Bereich für Bereich
Elf Prüfbereiche decken ab, was ein BMS im Betrieb leisten muss: erst messen und schätzen, dann schützen. Für jeden zeigen die Tabellen, was die Prüfung belegt, was der Battery Cell Simulator liefert oder misst und welcher Fehler die Prüfung aussagekräftig macht.
| Prüfbereich | Was die Prüfung zeigt | Was der Simulator liefert oder misst | Beispielfehler |
|---|---|---|---|
| Zellspannungsmessung | Das BMS misst seine Zellspannungen innerhalb der spezifizierten Genauigkeit. | Zellspannung je Kanal, 0,1 bis 8 V | Kalibrierfehler; offene Messleitung an einer Zelle |
| Packspannungsmessung | Die gemessene Packspannung stimmt mit der Summe der Zellen überein. | In Reihe geschaltete Zellspannungen, bis 1.500 V1 | Die Summe der Zellspannungen weicht von der gemessenen Packspannung ab |
| Strommessung | Das BMS misst den Packstrom richtig – die Grundlage für SoC und Schutz. | Stromsensor- und Shunt-Emulation1 | Offset oder falsche Skalierung des Sensors |
| SoC- und SoH-Schätzung | Die Zustandsschätzung folgt dem simulierten Batteriezustand. | Zellspannungen aus einem Batteriemodell oder einer SoC-Kurve, mit dem Stromsignal | Gealterte oder unsymmetrische Zellen |
| Balancing | Das BMS gleicht die richtigen Zellen zur richtigen Zeit aus. | Zellspannungen mit gezielter Unsymmetrie; Quell- und Senkenstrom | Eine Zelle driftet von den anderen weg |
| Ruhe- und Leckstrom | Das BMS geht richtig in den Ruhezustand und entlädt die Zellen nicht – zum Beispiel, während Sie im Urlaub sind. | Ruhe- und Leckstrom, gemessen je Zellkanal | Das BMS bleibt wach und entlädt die Zellen |
| Prüfbereich | Was die Prüfung zeigt | Was der Simulator liefert oder misst | Beispielfehler |
|---|---|---|---|
| Schutz: Spannung, Temperatur, Strom | Das BMS löst seine Schutzreaktion an der Schwelle und rechtzeitig aus. | Schwellrampen auf der Zellspannung; NTC/PTC-Temperatursignale1; Stromsignal1 | Überladung, Tiefentladung, Übertemperatur |
| Leitungsbruch und Kurzschluss | Das BMS erkennt den Fehler, meldet ihn und geht in einen sicheren Zustand. | Fehlersimulation an Zellkaskade, BMS-Messleitungen und Temperatursensoren: Leitungsbruch und Kurzschluss; Verpolung auf Zellkanälen | Unterbrochene Messleitung; kurzgeschlossener Temperatursensor |
| Isolationsüberwachung | Das BMS erkennt einen sinkenden Isolationswiderstand. | Isolationswiderstands-Simulation1 | Isolationsfehler gegen Masse |
| Kommunikation und Diagnose | Das BMS meldet den Fehler und hält seine Kommunikation stabil. | Fehler auf Kommunikationskanälen1 | Unterbrochene CMC- oder CSC-Kette |
| Zustandsautomat: Vorladung und Schütze | Das BMS führt die Vorladung aus und schaltet seine Schütze in der richtigen Reihenfolge. | Zell- und Sensorzustände, die jeden Schritt auslösen; Schütze und Vorladeschaltung stellt der HiL-Prüfstand | Unterspannung während der Vorladung |
Anwendungsspezifische Schwerpunkte
BMS-Tests auf die Batterieanwendung abstimmen
Zuerst kommen die gemeinsamen BMS-Funktionen. Betriebsprofile, Schnittstellen und das Verhalten im sicheren Zustand der späteren Anwendung folgen.
Zell- und Sensorverhalten verbinden sich mit Hochvoltsteuerung, Schnellladen, Rekuperation, Thermomanagement, Isolation, Schützen und Fahrzeugkommunikation.
- Dynamische Strom- und Temperaturprofile
- Fehler in CMC- oder CSC-Ketten und Sensorplausibilität
- Zusammenspiel mit VCU, OBC und EVCC
Analoge Eingangsstufen und Überwachungs-ICs lassen sich vor der Integration des vollständigen Batteriepacks charakterisieren. Fehler in Wandlung, Diagnose und Kommunikation wirken bis in spätere Entwürfe. Mit simulierten Zellen finden Sie sie, bevor ein Batteriepaket existiert.
- Linearität, Kanalabgleich, Rauschen und Zeitverhalten
- Diagnose von Leitungsunterbrechungen und Kommunikationsketten
- Regression über Bausteine, Chargen und Temperaturen hinweg
Lange Betriebszeiten, Rack- und Clusterstrukturen, Bereitschaftsverhalten, parallele Stränge, Modulaustausch und Zellchemien mit flacher Spannungskennlinie gehören dazu.
- Drift, Ungleichgewicht und Selbstentladung
- Rack-Kommunikation, Isolation und Schütze
- Unterschiedliche Alterungszustände, Servicezustände und Wiederherstellung
Zeigt, wie das BMS hohe Leistungsspitzen der Aktoren, rekuperative Lastwechsel und häufiges Andocken bewältigt. Kompakte Batterien, begrenzter Kühlraum und die sicheren Zustände bei kritischen Bewegungen gehören dazu.
- Spannungseinbruch und Entscheidungen zur Leistungsbegrenzung
- Thermische Fehler und Kommunikationsfehler während der Bewegung
- Kontrollierte Leistungsreduzierung sowie Stopp- und Andockverhalten
Zeigt, wie das BMS einen vorübergehenden Spannungseinbruch von einem unsicheren Batteriezustand unterscheidet. Überprüft die Information zur verbleibenden Leistung bei hoher Entladung und schnell wechselnder Last.
- Kalte, gealterte oder unausgeglichene Zellen
- Signale für Notrückkehr oder Notlandung
- Vibrationen, Temperatur- und Verdrahtungsfehler
Konfigurierbare Modelle, offene Schnittstellen und wiederholbare elektrische Bedingungen unterstützen neue Zellchemien, Schätzalgorithmen, Balancing-Konzepte und Sicherheitsstrategien.
- Parametervariationen und Algorithmenvergleich
- HiL im offenen und geschlossenen Regelkreis
- Nachvollziehbare Datensätze und schnelle Umkonfiguration
Anonymisierte Projektnachweise
BMS-Validierung und Produktionsprüfung in Kundenprojekten
Vergleichen Sie veröffentlichte BMS-Konfigurationen mit 120 simulierten Zellen im Februar 2025, 204 Zellkanälen im September 2024 und 72 Zellen im Dezember 2024. Die Beiträge beschreiben jeweils den dokumentierten Projektumfang.
Über 2 Monate und Tausende Teststunden
Ein HiL-Aufbau für die BMS-Entwicklung bei einem Tier-1-Zulieferer integrierte 240 simulierte Zellen und 16 Temperaturkanäle für kontinuierliche Start-Stopp-Zyklen, Ruhephasen und Fehlerinjektionsszenarien.
240 simulierte Zellen · 28 Temperaturkanäle
Eine OEM-Prüfarchitektur kombinierte 240 simulierte Zellen und 28 Temperaturkanäle mit einer Klimakammer. So ließ sich das BMS unter Umweltbelastung prüfen, ohne echte Zellen denselben Bedingungen oder Risiken auszusetzen.
5 Produktionslinien · 216 Zellen pro Produktionslinie
Fünf Systeme des Battery Cell Simulator wurden in fünf automatisierte End-of-Line-Stationen integriert und dienten der Funktionsvalidierung und automatischen Fehlerdiagnose in der Serienproduktion.
Direkte Modellintegration für skalierbare Zellsimulation
Ein universitäres Forschungsteam integrierte eigene Batteriemodelle direkt in ein Simulationssystem mit 36 Zellen, erweiterbar auf 48 Zellen, für wiederholbare Algorithmenentwicklung und Validierung.
Neu in comframe Release 1.6.0
Mit comframe Release 1.6.0 konfigurieren Sie für den Battery Cell Simulator ein vereinfachtes Batteriemodell in der Bedienoberfläche, einschließlich SoC-Kurven. Eine Beispiel-SoC-Kurve ist als Standardwert voreingestellt. Verfügbar ab Anfang November 2026.
24 simulierte Zellen · 8 Temperaturkanäle
Ein Zulieferer ersetzte einen netzteilbasierten Prüfaufbau durch einen integrierten Battery Cell Simulator. Das System kombinierte 24 simulierte Zellkanäle und 8 Temperaturkanäle für die automatisierte Zell-, Sensor- und Fehlersimulation.
„Bei TI wissen wir, dass die richtigen Werkzeuge und die passende Unterstützung Innovation ermöglichen. Unser breites Portfolio an Bausteinen für Batteriemanagementsysteme hilft zusammen mit den bewährten Ergebnissen und der Genauigkeit des Battery Cell Simulator von comemso, die Entwicklungszeit zu verkürzen. comemso ermöglicht es, Ihr System auf Zellebene mit hoher Präzision zu testen und zu messen.“
„Hervorragendes technisches Wissen über comemso und die Kundenanwendung. Hohe Produktqualität und für die Forschung geeignet.“
„Die flexible Simulation realer Batteriebedingungen mit dem comemso BCS ermöglicht es uns, unterschiedliche reale Szenarien unserer Kunden aus den Bereichen Stromnetz, Automobil und Transport automatisch zu testen. So können wir sicherheitskritische Faktoren frühzeitig erkennen und beseitigen, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern.“
So testen Sie ein BMS
- Definieren Sie die Steuergeräteanforderung und die erwartete Reaktion.
- Wählen Sie Zell-, Sensor- und unterstützte Fehlersignale mit den erforderlichen Bereichen und Lastbedingungen.
- Stimmen Sie die Module des Battery Cell Simulator, Prüflingsversorgung, Aufnahme/Verriegelungen und Automatisierungsschnittstelle aufeinander ab.
- Legen Sie den definierten Stimulus an und erfassen Sie die tatsächliche Steuergeräteausgabe.
- Vergleichen Sie die Beobachtung mit den vorab vereinbarten Schwellen, Zeitvorgaben und Wiederherstellungsbedingungen.
- Speichern Sie Konfiguration, Versionen, Laufkennung, Daten und Auswertung.
Unterscheiden Sie bei der BMS-HiL-Integration (Hardware-in-the-Loop) zwischen dem elektrischen Simulator und der übergeordneten HiL-Umgebung. Bestätigen Sie die unterstützten Steuerungsschnittstellen und externen Komponenten. Die Prüfung dieser Steuergerätereaktionen belegt weder Eigenschaften der Zellchemie noch die Leistungsfähigkeit des gesamten Batteriepacks.
BMS-Prüfmethoden: Stimulation, Automatisierung, HiL und Fehler
Prüfmethoden
Direkte Stimulation, Automatisierung, Modelle und Fehler richten sich nach der BMS-Reaktion, die Sie untersuchen möchten.
Deterministische Zell- und Sensorwerte prüfen Messgenauigkeit, Schwellen, Ein-/Ausgänge und grundlegende Schutzlogik.
Wiederholbare Abläufe decken Grenzwertvariationen, Regression, Softwarefreigaben und Konfigurationsvarianten ab.
Ein Batteriemodell reagiert auf BMS-Befehle, Lastprofile und thermische Bedingungen – so validieren Sie Algorithmen dynamisch.
Kontrollierte elektrische Fehler sowie Sensor- und Kommunikationsfehler. Erkennung, Reaktionszeit und Wiederherstellung, gemessen.
Signalsimulation verbindet sich mit Klimakammern, Ein-/Ausschaltzyklen und Langzeitbetrieb.
Aus den Entwicklungsnachweisen entstehen schnelle, nachvollziehbare Prüfungen für Fertigung und Endkontrolle.
Testebenen
Wo der Battery Cell Simulator ansetzt: MiL, SiL, HiL und Produktion
BMS Testing läuft auf mehreren Ebenen. Erst kommen Modelle, später echte Hardware. Der Battery Cell Simulator setzt dort an, wo das echte BMS-Steuergerät in die Prüfung kommt.
| Testebene | Was läuft | Was sie zeigt | Battery Cell Simulator |
|---|---|---|---|
| MiL – Model in the Loop | BMS-Algorithmus und Batterie als Modelle | Logik des Algorithmus, früh im Projekt | Noch nicht beteiligt; Ihre Batteriemodelle steuern später den Simulator |
| SiL – Software in the Loop | Kompilierte BMS-Software, Batterie als Modell | Verhalten des echten Codes am PC | Noch nicht beteiligt |
| Laborprüfung – Open Loop | Echte BMS-Hardware mit festen Zell- und Sensorwerten | Messgenauigkeit, Schwellen, Ein- und Ausgänge | Liefert die Zell- und Sensorsignale |
| HiL – Hardware in the Loop | Echtes BMS, simulierte Zellen und Sensoren, Echtzeitmodell | Zeitverhalten, Schutz, Fehler und Wiederanlauf am echten Steuergerät | Kernaufgabe: Zellspannungen, Sensoren und Fehler am BMS-Stecker |
| Produktion und End-of-Line | Jedes Seriengerät | Funktion und Verdrahtung jedes Geräts, mit nachvollziehbaren Ergebnissen | Im Einsatz – zum Beispiel in fünf EOL-Stationen mit je 216 Zellen |
Häufig gestellte Fragen
Häufige Fragen zu BMS-Tests
Wie testet man ein BMS?
Sie verbinden das echte BMS mit simulierten Zellen und Sensoren und stellen einen stabilen Normalzustand ein. Dann ändern Sie jeweils eine Bedingung – eine Zellspannung, eine Temperatur, einen Fehler – und vergleichen die Reaktion mit der Anforderung. Nach einer Softwareänderung läuft dieselbe Sequenz erneut.
BMS Testing mit echten Zellen oder mit Zellsimulator?
Beides hat seinen Platz. Echte Zellen brauchen Sie, wenn Sie Chemie, Kapazität und Alterung charakterisieren. Für die Prüfung des Steuergeräts ist ein Zellsimulator das bessere Werkzeug. Er stellt jede Zellspannung direkt ein, erzeugt Leitungsbruch, Kurzschluss und Verpolung ohne Schaden an Zellen und wiederholt Prüffälle exakt.
Was unterscheidet einen BMS-Tester von BMS-HiL-Tests?
Ein BMS-Tester wie der Battery Cell Simulator liefert die elektrischen Zell- und Sensorsignale am BMS-Stecker. BMS-HiL-Tests sind die ganze Methode. Ein Echtzeitrechner rechnet ein Batteriemodell, steuert den BMS-Tester und bewertet die Reaktion des BMS im geschlossenen Regelkreis. Der BMS-Tester ist ein Teil des HiL-Prüfstands und arbeitet auch allein für Open-Loop-Prüfungen.
Was ist ein BMS-Test?
BMS-Tests überprüfen die Hardware- und Softwarefunktionen zur Überwachung, Zustandsschätzung, zum Balancing und zum Schutz eines Batteriesystems. Legen Sie normalen Betrieb, Grenzwerte, elektrische Fehler und Kommunikationsausfälle an und prüfen Sie Reaktion und Wiederherstellung.
Wie lässt sich ein BMS ohne echte Batterie testen?
Programmierbare Zell- und Sensorsimulation liefert die elektrischen Eingangssignale, die das BMS erwartet. Entwickler geben Zellspannungen, Temperaturen, Stromsignale und unterstützte Fehler direkt vor, ohne auf den entsprechenden Zustand eines physischen Batteriepacks zu warten.
Welche BMS-Funktionen sollten validiert werden?
Typischerweise umfasst die Prüfung Messung, Zustandsschätzung, Balancing, Schütz- und Vorladesteuerung, Isolationsüberwachung, Diagnose, Kommunikation, Aufwach- und Schlafverhalten, Schutzschwellen und Wiederherstellung.
Was unterscheidet BMS-Tests von Batterietests?
BMS-Tests validieren das Steuergerät, die Algorithmen, Schnittstellen und Schutzentscheidungen. Batteriezelltests charakterisieren elektrochemische Zellen oder Batteriepacks hinsichtlich Kapazität, Leistung, Alterung und thermischem Verhalten. comemso konzentriert sich auf das BMS-Steuergerät und verwendet emulierte Zellsignale; die Batteriechemie wird damit nicht charakterisiert.
Wie stellen BMS-Hersteller die Qualität und Sicherheit ihrer Produkte sicher?
BMS-Hersteller prüfen definierte Steuergeräteanforderungen mit wiederholbaren BMS-Tests. Anforderung, Prüffall, beobachtete Reaktion und Freigabeentscheidung bleiben in der Dokumentation miteinander verknüpft.
Entwickler geben kontrollierte Zellabweichungen, Balancing-Bedingungen und unterstützte Sensorfehler vor. Anschließend prüfen sie die geforderte Schutzreaktion, Diagnose, Kommunikation und Wiederherstellung. Relevante Prüfungen werden nach Hardware- oder Softwareänderungen wiederholt.
Zum BMS-Prüfablauf. Battery-Cell-Simulator-Konfiguration auswählen.
Wie lassen sich das Schlafverhalten des BMS und seine Reaktion auf Unterspannung gemeinsam testen?
Definieren Sie den zulässigen Ruhestrom, den vorgesehenen Schlafzustand und die erforderliche Reaktion auf eine Zellunterspannung. Legen Sie kontrollierte Zell- und Sensorsignale an, erzeugen Sie eine unterstützte Unterspannungsbedingung und zeichnen Sie Stromaufnahme, Diagnose sowie Aufwach- und Schlafverhalten auf.
Vergleichen Sie das Ergebnis mit der Steuergeräteanforderung und wiederholen Sie den Test nach Software- oder Hardwareänderungen. Die Anwendungsanforderung legt fest, ob das BMS wach bleiben oder in den Schlafzustand zurückkehren soll.
Kundenprojekte, Erfolgsgeschichten und Fachartikel zu diesem Thema.
- ErfolgsgeschichteTexas Instruments: präzise BMS-Tests auf ZellebeneMark Ng von Texas Instruments beschreibt präzise Tests auf Zellebene mit dem comemso Battery Cell Simulator.
- ErfolgsgeschichteAalborg University: Batterieforschung mit comemsoProf. Dr. Remus Teodorescu über den comemso Battery Cell Simulator in der Forschung. Mit Aalborg-Video zur COMEMSO-Plattform.
- KundenprojektBMS-Prüfstand mit 204 Zellen und CANoeEin Lkw- und Bushersteller integriert einen BMS-Prüfstand mit 204 Zellen, 16 NTC-Kanälen, Isolationsüberwachungsprüfung und Fehlersimulation in CANoe.
- KundenprojektBMS-Prüfung mit offenen SchnittstellenEin Team aus der Batterieforschung verbindet Batteriezellsimulation und comframe über offene Schnittstellen mit eigener Prüfsoftware für BMS-Entwicklung.
BMS testen am HIL-Prüfstand: Signale und Reaktionen zuordnen
Wenn Sie ein BMS testen, legen Sie zuerst Eingangssignale und erwartete Reaktionen fest. Der BMS-Tester stellt die gewählte Zellschnittstelle bereit. BMS-Simulation am HIL-Prüfstand ergänzt diese elektrische Stimulation um Modell, Automatisierung und BMS-Rückmeldung. Am HIL-Prüfstand ist dokumentiert, welche Sollwerte aus dem Modell stammen, welche Ausgänge tatsächlich gemessen wurden und welche Entscheidung das BMS getroffen hat.
Ein Batteriezellensimulator ersetzt dabei die realen Zellanschlüsse. Für eine nachvollziehbare Fehlerprüfung ändern Sie jeweils eine Bedingung und führen denselben Ablauf nach der Korrektur erneut aus. Das Protokoll der BMS-Prüfung muss auch Verbindungs-, Kontaktierungs- und Freigabefehler des Aufbaus erfassen, damit eine ungültige Messung nicht als Prüflingsfehler bewertet wird.
Prüfplanung für BMS-Steuergeräte
Am Anfang stehen Batteriearchitektur, Betriebsszenarien und geforderte Überwachungs-, Balancing- und Schutzreaktionen. Daraus folgen Zell- und Sensorstimuli, Fehlerfälle und die Prüfaufzeichnungen, die der Aufbau liefern soll.