Considerations for a power line communication system for traction batteries

Abstract

Electric vehicles (EVs) are without a doubt one of the hottest topics of our time because of their advantages over combustion engine vehicles. This has persuaded many developers to try improving EVs so they will be more reliable and cheaper and as a result suitable for a broader range of consumers. In this paper we dive into the proper way of measuring and understanding the impedance of one prismatic cell from 100\xa0kHz up to 1\xa0GHz. Some common measurement mistakes and important points to notice are also explained. The effect of a power bar is shown as well. In order to make sure of the accuracy and the consistency of the measurements, they are compared with finite element simulations as well as with mathematical calculations. Investigations of conducted emissions are also of key importance since it has a direct influence on selecting a suitable frequency range. Accordingly, a thorough lab measurement is conducted to see the distortion harmonics and their influence on the carrier frequency. This knowledge can then be used to implement the power line communication (PLC) method. The PLC technique helps us to reduce the wire harness of a battery pack by using the existing high-voltage lines of the vehicle as the main transmission channel. This leads to cheaper battery packs by reducing the amount of used material for the wire harness and production time as well as assembly complexity. Elektrofahrzeuge (EV) sind zweifellos eines der hochaktuellsten Themen unserer Zeit aufgrund ihrer Vorteile gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren. Dies hat viele Entwickler dazu bewogen zu versuchen, EVs so zu verbessern, dass sie zuverlässiger und billiger und damit für ein breiteres Spektrum von Verbrauchern geeignet sind. In der folgenden Arbeit beschäftigen wir uns mit der Behandlung der richtigen Art und Weise, die Impedanz einer prismatischen Zelle von 100\xa0kHz bis 1\xa0GHz zu messen und zu verstehen. Einige häufige Messfehler und wichtige Punkte, die zu beachten sind, werden ebenfalls erläutert. Die Effekte der Zellenverbindung im Leistungskreis wird ebenfalls gezeigt. Um die Genauigkeit und die Beständigkeit der Messungen zu gewährleisten, werden sie mithilfe von Finite-Elemente-Simulationen sowie mathematischen Berechnungen verglichen. Von zentraler Bedeutung sind auch Untersuchungen der leitungsgebundenen Emissionen, da diese einen direkten Einfluss auf die Auswahl eines geeigneten Frequenzbereichs haben. Folglich wird eine gründliche Labormessung durchgeführt, um die harmonischen Verzerrungen und ihren Einfluss auf die Trägerfrequenz zu erkennen. Dieses Wissen kann dann verwendet werden, um die Methode der Powerline Communication (PLC) zu implementieren. Die PLC-Technik hilft uns, den Kabelbaum eines Akkusatzes zu reduzieren, indem die vorhandenen Hochspannungsleitungen des Fahrzeugs als Hauptübertragungskanal genutzt werden. Dies führt zu einem billigeren Akkusatz, indem die Menge des verwendeten Materials, die Produktionszeit sowie die Komplexität des Zusammenbaus reduziert werden.