Aufgabe: Testen der thermischen Überwachungsfunktionen eines BMS-Reglers
Während ihres gesamten Lebenszyklus sind Batterien Temperaturschwankungen unterworfen. Die Temperatur einer Batterie und ihrer Zellen wird durch äußere Faktoren wie die Umgebungstemperatur, aber auch durch interne elektrochemische Prozesse der Batterie, z. B. beim Laden, beeinflusst. Die thermische Überwachung eines Lithium-Ionen-Batteriepacks mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) ist wichtig für die Leistungsoptimierung und die Vermeidung von Schäden, z. B. Thermal Runaway, was die sichere Nutzung von Batterien erhöht.
Herausforderung: Genaue Simulation von Batterieeigenschaften
Um jedoch die elektrischen und thermischen Eigenschaften einer Batterie zu simulieren, muss das thermische Verhalten jeder einzelnen Batteriezelle und ihre thermische Wechselwirkung mit den Nachbarzellen berücksichtigt werden. Außerdem gilt es, den Einfluss der Kühlung des Batteriepacks in den Simulationsmodellen zu beachten. Die Einrichtung dieser Modelle erfordert Know-how und ist zeitaufwendig.
Lösung: Einsatzfertige Batteriemodelle für die Echtzeitsimulation
Das einsatzfertige und offene dSPACE Simulationsmodell ASM Battery bietet den Aufbau für den Test der thermischen Überwachungsfunktion von BMS-Reglern. Das Multizellenmodell ASM Battery unterstützt die gekoppelte thermisch-elektrische Simulation jeder Batteriezelle. Die simulierten Temperaturen einzelner Zellen weisen auf bestimmte Temperaturverteilungsmuster innerhalb der Batterie hin. Um eine Kühlplatte für bis zu sechs Batteriepackflächen zu simulieren, können Kühlbereiche mit einer spezifischen Wärmestromdichte definiert werden. Daraus ergeben sich Temperatursignale, die für die Temperatursensoren an ihren jeweiligen Standorten verwendet werden können. Das DS5486 Temperature Simulation Board erzeugt aus den simulierten Temperaturen Signale von Widerstandstemperatursensoren. Zusätzlich kann die Spannung jeder einzelnen Zelle mit dem dSPACE Battery Cell Voltage Emulation Board (DS5481 und DS5482) emuliert werden. Alle Parameter wie die Anfangstemperatur jeder Zelle und die geometrische Batterietopologie können in ModelDesk intuitiv grafisch eingestellt werden.
