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Emulation von Batteriezellenspannung

Durchführen umfassender Tests für Batteriemanagementsysteme

Für die HIL-Tests von Batteriemanagementsystemen (BMS) bietet dSPACE das hochpräzise EV1077 Battery Cell Voltage Emulation Board. Das Board ermöglicht die Simulation von Hochspannungsbatterien auf Zellebene.

Anwendungsbereiche


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.


Zusammen mit einem SCALEXIO-Hardware-in-the-Loop (HIL)-System ist das Board optimal für umfassende Tests von Batteriemanagementsystemen (BMS) geeignet, die in Elektro- und Hybridfahrzeugen eingesetzt werden.

Vorteile

Das EV1077 Battery Cell Voltage Emulation Board emuliert eine regelbare, hochgenaue Klemmenspannung für einzelne Batteriezellen. Je nach Batterietyp und Testfokus können mehrere Boards in einem HIL-System eingesetzt werden. Durch die kompakte Größe lassen sich bis zu 32 Zellen in einem 19-Zoll-Tischaufbau mit 3 Einheiten kombinieren oder bis zu 128 Zellen in einem 19-Zoll-Tischaufbau mit 12 Einheiten.

EV1077 Battery Cell Voltage Emulation Board 1)
Hardware structure
  • 32 cells per 19" 3-U module
Output voltage
  • 0 ... 6 V
Resolution
  • 120 µV
Precision (across working temperature range)
  • ±1.5 mV
Working temperature (environment)
  • 10 ... 50 °C
Maximum current (sink/source)
  • 1 A, switchable in parallel
Isolation
  • 60 V between the cells of a module
  • 1000 V between the cells and the environment
Connection
  • Ethernet, e.g., as interface to SCALEXIO
Maximum update rate for all cells
  • 1 kHz
Fault simulation
  • Broken wire between ECU and battery
  • Short circuits between cells


1)Technische Änderungen möglich.

Zellenspannungsemulation wird mit mehreren EV1077 Boards durchgeführt. Die Anzahl dieser regelbaren Pufferverstärker ist so konfiguriert, dass sie dem Batterietyp entspricht. Die Boards liefern eine durchgängig einstellbare Spannung im Bereich 0 bis 6 Volt. Dieser relativ große Bereich bedeutet, dass auch beschädigte Zellen emuliert werden können. Eine höhere als die nominale Spannung emuliert beispielsweise einen erhöhten Innenwiderstand der Zelle beim Ladevorgang.
Die Spannung wird mit einer Genauigkeit von ±1,5 mV über den gesamten Betriebstemperaturbereich ausgegeben und mit einer Genauigkeit von mehr als ±1 mV innerhalb eines begrenzten Temperaturbereichs. Die Spannung ist galvanisch isoliert, dadurch können die Module bis zu einer Spannung von 1000 V in Serie geschaltet werden. Ein Sollwertschritt lässt sich vollständig in weniger als 500 µs korrigieren. 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 das Testen passiver und aktiver Cell-Balancing-Strategien möglich macht. Für besondere Anforderungen können bis zu vier Module parallel geschaltet werden, wodurch sich der Maximalstrom vervierfacht. Die optimalen Modelle für die Batteriesimulation sind die dSPACE Automotive Simulation Models.

Für Batteriemanagementlösungen bietet dSPACE kompakte Systeme mit einem 19-Zoll-SCALEXIO- oder -Full-Size-Simulator-Rack einschließlich aller erforderlichen Komponenten:


  • Bis zu 200 Zellen für Batteriespannungsemulation
  • Das Echtzeitrechensystem
  • Ein Sicherheitsfach für das Steuergerät

Im Zuge der Sicherheitsanforderungen verhindert ein Sicherheitsfach den zufälligen Kontakt mit dem Steuergerät und somit Schäden durch hohe Ströme. Mit all diesen Komponenten in einem System müssen sich Anwender keine Gedanken um den Steuergeräte-Anschluss machen und können sich ganz auf ihr Projekt konzentrieren.

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