DS5481 Battery Cell Voltage Emulation Board

High-End-Board für die Simulation von Hochspannungsbatterien auf Zellebene für Systemspannungen von bis zu 1.500 V

Für HIL-Tests modernster Batteriemanagementsysteme (BMS) auf Spannungsebene bietet dSPACE das hochpräzise zweikanalige DS5481 Battery Cell Voltage Emulation Board. Das Board ermöglicht die Simulation von Hochspannungsbatterien auf Zellebene und erfüllt sowohl aktuelle als auch zukünftige Anforderungen an BMS-Tests.

  • Simulation von Hochspannungsbatterien auf Zellebene mit einer Gesamtspannung von bis zu 1.500 V
  • Hochpräzise Zellspannungsemulation, Strommessung Coulomb-Zählung und Unterstützung des Zellabgleichs mit hohen Strömen
  • Integrierte Simulation elektrischer Fehler

Das DS5481 besteht aus zwei separaten Boards: dem eigentlichen Zellenemulationsboard und dem Fehlersimulationsboard.
BMS-Tests auf neuem Niveau

Anwendungsbereiche

Der Test von Batteriemanagementsystemen (BMS) erfordert die präzise Emulation der Spannungshöhe jeder einzelnen Zelle eines Batteriepacks.

Zum Testen von BMS, die sowohl in der Elektromobilität als auch in stationären Anwendungen zum Einsatz kommen, werden die hochpräzisen zweikanaligen DS5481 Battery Cell Voltage Emulation Boards in einem Einschub als Teil eines SCALEXIO-Battery-HIL-Systems installiert und von einer dynamischen Batteriesimulation gesteuert, die auf dem HIL-System läuft. Diese Testsysteme sind ideal für den Test von BMS mit Systemspannungen von bis zu 1.500 V, die hohe Anforderungen hinsichtlich Ausgleichsströmen und Präzision stellen.

Vorteile

Das DS5481 Battery Cell Voltage Emulation Board emuliert regelbare, hochgenaue Klemmenspannungen für zwei Batteriezellen, die intern in Reihe geschaltet sind. Mit der Unterstützung von Ausgleichsströmen von bis zu 20 A und einer integrierten hochpräzisen Strommessung und Coulomb-Zählfunktion ist das DS5481 speziell für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Leistung und Präzision konzipiert. Dank der schnellen und latenzarmen IOCNET-Verbindung können die Zellspannungen des DS5481 mit einer Rate von bis zu 20 kHz auf Basis einer Prozessoranwendung und bis zu 200 kHz auf Basis einer FPGA-Anwendung aktualisiert werden. Je nach simuliertem Batterietyp und Testfokus können mehrere Boards in einem oder mehreren 19-Zoll-Einschüben mit einem SCALEXIO-Battery-HIL-System kombiniert werden.

Parameter Specification 1)
Hardware structure
  • 2 cells per board
  • 32 cells per slot unit
Output voltage
  • -6 ... 6 V
Resolution
  • 10 µV
Precision 2) (for 0 ... 6 V output voltage)
  • ±0.3 mV
Working temperature (environment)
  • 5 ... 40 °C (41 ... 104 °F)
Maximum current (sink/source)
  • 20 A (peak)
  • 5 A (continuous)
Isolation
  • 60 V between the cells of a module
  • 1,500 V between the cells and the environment
Connection
  • IOCNET interface to the SCALEXIO real-time system
Maximum update rate for all cells
  • 20 kHz (processor)
  • 200 kHz (FPGA)
Failure simulation
  • Broken wire between ECU and battery
  • Short circuits between cells
  • High-frequency ripple voltages

1) Vorläufige Angaben. Technische Spezifikationen erhalten Sie von dSPACE.

2) Eingeschränkter Temperaturbereich.

Aufbau der Zellenemulation

Die Zellspannungsemulation eines gesamten Batteriepacks wird mit mehreren DS5481 Boards durchgeführt. Die Anzahl dieser regelbaren Pufferverstärker ist so konfiguriert, dass sie dem Batterietyp entspricht. Die Boards liefern eine durchgängig einstellbare Spannung im Bereich von -6 bis +6 V. Durch diesen relativ großen Bereich können auch beschädigte Zellen oder eine falsche Polung emuliert werden. Eine höhere als die nominale Spannung emuliert beispielsweise einen erhöhten Innenwiderstand der Zelle beim Ladevorgang.

Die Spannung wird mit einer Genauigkeit von bis zu ±0,3 mV ausgegeben. Die Spannung ist galvanisch getrennt, so dass die Boards bis zu einer maximalen Systemspannung von 1.500 V in Reihe geschaltet werden können. Dank der schnellen und latenzarmen IOCNET-Verbindung zum SCALEXIO-Echtzeitsystem dauert die Aktualisierung der Spannungen aller Zellen weniger als 50 µs bei prozessorbasierten und weniger als 5 µs bei FPGA-basierten Anwendungen.

Der Maximalstrom, der geliefert oder gesenkt werden kann, beträgt 5 A (Dauerstrom) oder bis zu 20 A (Spitzenstrom), was das Testen passiver und anspruchsvoller aktiver Cell-Balancing-Strategien möglich macht.

SCALEXIO EMH Solution Prozessorbasierte Simulation von elektrischen Antrieben DS6601 FPGA Base Board Leistungsstarkes FPGA-Board mit der Xilinx® FPGA-Technologie für anspruchsvolle Anwendungen in der Elektromobilität DS6602 FPGA Base Board Leistungsstarkes FPGA-Board mit der neuesten Xilinx® FPGA-Technologie für anspruchsvolle Anwendungen der Elektromobilität.
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