Emulation von Batteriezellenspannung

Für den HIL-Test des Batteriemanagementsystems (BMS) müssen Hochvoltbatterien auf Zellebene simuliert werden. Um das zu ermöglichen, bietet dSPACE das hochpräzise EV1077 Battery Cell Voltage Emulation Board.
 
Aufbau der Emulationselektronik
Zellenspannungsemulation wird mit mehreren EV1077-Karten durchgeführt. Die Anzahl dieser regelbaren Pufferverstärker ist so konfiguriert, dass sie dem Batterietyp entspricht. Die Karte liefert eine einstellbare Spannung im Bereich 0 bis 6 Volt. Dieser relativ große Bereich bedeutet, dass auch beschädigte Zellen emuliert werden können. Zum Beispiel lässt sich eine kurzgeschlossene Zelle durch einen 0-V-Ausgang emulieren und eine Spannung höher als Nennspannung simuliert den gestiegenen Innenwiderstand der Zelle während der Ladung.
Die Spannung wird mit einer Genauigkeit von ±1,5 mV über den gesamten Betriebstemperaturbereich ausgegeben. Die Spannung ist galvanisch isoliert und erlaubt eine Reihenschaltung der Module bis zu einer Gesamtspannung von nahezu 1000 V. Ein Sollwertsprung ist in weniger als 500 µs vollständig ausgeregelt. Durch die schnelle Datenübertragung ist die Änderung aller Zellenspannungen in weniger als 1 ms möglich.
Der Maximalstrom, der angelegt oder gesenkt werden kann, ist 1 A, was für die üblichen Ausgleichsströme ausreichend ist. Für besondere Anforderungen können bis zu vier Module parallel geschaltet werden, wodurch sich der maximale Strom vervierfacht. Die optimalen Modelle für die Batteriesimulation sind die Automotive Simulation Models von dSPACE.