Simulation und Emulation von Multizellen-Batterien

17. Juni 2011 - dSPACE erweitert sein Simulationspaket Automotive Simulation Models (ASM) um ein neues Batteriemodell für die Simulation von Hochvoltakkumulatoren. Es ist für die Virtualisierung von Lithium-Ionen-, Nickel-Metallhydrid (Ni-MH)- und Blei-Akkus ausgelegt, die zur Elektrifizierung von Fahrzeug-Antriebssträngen verwendet werden. Das Modell erleichtert sowohl die Funktionsentwicklung von Batterie-Managementsystemen (BMS) als auch den Test der seriennahen Steuergeräte.

Dazu können Model-in-the-Loop (MIL)-Simulationen in Simulink und Hardware-in-the-Loop (HIL)-Simulationen am Simulator durchgeführt werden.

Realistische Batteriesimulationen

Das neue Multizellen-Batteriemodell der ASM unterstützt die elementaren Funktionen aktueller Batteriemanagementsysteme, beispielsweise das Cell Balancing. Hierfür simuliert es jede einzelne Batteriezelle, um die zellenspezifischen Ladungen, Spannungen und Ströme darzustellen. Die Berechnungen erfolgen unabhängig von der Anzahl der Zellen in Echtzeit.

Physikalische Parameter wie Innenwiderstand, Diffusion und Doppelschichtkapazität sind für jede Zelle definierbar. Auch Verlustströme, die z.B. durch Gasungseffekte beim Laden von Ni-MH-Zellen entstehen, werden berücksichtigt.

Durch die intuitive grafische Benutzeroberfläche in dSPACE ModelDesk bleiben selbst umfassende Parametrierungen von Multizellen-Simulationen beherrschbar.

Hochgenaue Batteriezellen-Emulation

Zusammen mit den neuen regelbaren Trennverstärkermodulen EV1077 von dSPACE lässt sich so eine vollständige Batteriezellen-Emulation aufbauen. Die Genauigkeit der ausgegebenen galvanisch isolierten Spannung beträgt ± 1,5 mV über den gesamten Arbeitstemperaturbereich. Die Gesamtspannung erreicht durch Reihenschaltung der Module bis zu 1000 V.

Turnkey-Laborsysteme

Das neue echtzeitfähige Zellenmodell und die neue hochgenaue Emulationseinheit zur Ausgabe der Zellklemmenspannung erfüllen die entscheidenden Voraussetzungen, um BMS-Steuergeräte per HIL-Simulation automatisiert und reproduzierbar zu testen. Für den Einsatz im Labor stehen schlüsselfertige Simulatoren sowohl für den Komponententest einzelner Steuergeräte als auch den Integrationstest eines Steuergeräteverbunds zur Verfügung.

Das Multizellen-Batteriemodell unterstützt damit durchgängig den gesamten Entwicklungsprozess von der Funktionsentwicklung bis zur Serienfreigabe der BMS-Steuergeräte.