エネルギー貯蔵システム

電気自動車用バッテリマネージメントシステムと燃料電池テクノロジの開発とテスト

電気自動車を完成に向けて飛躍的に進歩させるには、最高水準の安全要件に対応しながら長距離走行と急速充電が可能な強力かつ革新的なエネルギー貯蔵システムが不可欠となります。当社では、世界中のメーカーがバッテリマネージメントシステムや最先端の燃料電池テクノロジを開発およびテストできるようにするための総合的なサポートを備えた各種ソリューションを提供しています。

課題

電気自動車(EV)に搭載されたさまざまなElectric Driveを動作させるには、大量の電気エネルギーを常に制限なく提供しなければなりません。そのため、広範な課題に対応できる強力かつ信頼性に優れた車載エネルギー貯蔵システムが必要になります。ここでは特に、最大限の安全性、長寿命、急速充電、および長距離走行を保証しながら軽量化や小型化を実現することで、動作を効率化することが必要です。電気自動車では、さまざまな手法を利用してエネルギーを貯蔵します。特に大型トラックでは、今日の車載エネルギー貯蔵において圧倒的に重要なシステムである電気機械式バッテリだけでなく、燃料電池の重要性も増しつつあります。

バッテリ式電気自動車(BEV)にはそれぞれ、バッテリの安全な動作を保証するためのバッテリマネージメントシステム(BMS)が必要となります。BMSは、電圧や温度の計測、全体的な電流の計測、熱管理、個々のセルの充電レベルのバランス調整、リレーや安全ルーチンの稼働など、さまざまなタスクを処理しなければなりません。BEVでは、車両のバッテリを一種の移動式貯蔵システムとして利用することでパワーグリッドの安定化を図る双方向エネルギー伝送などが今後の課題となっており、これはV2G(vehicle-to-grid)システムというコンセプトとして知られています。

燃料電池は、列車やトラック、増加し続けている乗用車といった車両の推進力としての重要性が増しつつあります。一般的な燃料電池システムは、空気供給路(カソード)、水素供給路(アノード)、および冷却回路で構成されています。そのため、燃料電池車には燃料電池システムや個々のサブシステムの動作を制御する電子制御ユニット(ECU)が必要です。他のあらゆるアプリケーションと同様、これらのECUは市場投入前にさまざまなテストを通過しなければなりません。

dSPACEソリューション

当社では、お客様が燃料電池制御システム、バッテリ貯蔵システム、または車載エネルギー貯蔵システムに関連するその他のテクノロジなど、どのような製品を開発およびテストしている場合でも、適切なツールの提供を通じてお客様の開発プロセスをサポートします。当社の各種ソフトウェアおよびハードウェア製品は、完全なバッテリマネージメントシステム(BMS)から、セルレベルで電圧のモニタリングやバランス調整を行う個々のセル監視回路(CSC)に至るまで、テスト対象デバイスに応じた信号レベルや高電圧レベルでテストを行えるようになっています。詳しくはお問い合わせください。

CSCや電流センサなどの追加コンポーネントを信号レベルでシミュレートする場合には、SCALEXIOリアルタイムハードウェアをご利用いただけます。当社のテストシステムは、CAN、SPI、isoSPI、I²Cなどの幅広い通信インターフェースをサポートしています。

Typical BMS test system from dSPACE.

当社では、バッテリマネージメントシステム(BMS)を高電圧レベルでテストできるよう、あらかじめ設定されたテストシステムを提供しています。これを使用すると、すべての計測機器やバランシング機器、プリチャージ回路、および絶縁障害モニターを備えた完全なBMSをテストすることができます。dSPACEのテストシステムを使用すると、すべてのバッテリセルとその電圧、バッテリ電流、およびインバータ、バッテリ、充電ポイントなどのさまざまな車載高電圧センサから受信するすべての信号を含むBMSのあらゆる入力をエミュレートすることができます。各テストシステムは複数の高精度バッテリセル電圧エミュレーションボードを搭載しているため、高電圧バッテリをセルレベルでシミュレートすることが可能です。dSPACEテストシステムには、高電圧からテストエンジニアや機器を保護するためのセーフティコンパートメントが統合されているため、安全な動作を保証することができます。また、BMSテストシステムはモジュール型の設計であるため、拡張性に優れており、個別のプロジェクト要件に合わせて容易に調整することができます。

ソフトウェアについては、当社のモデルライブラリであるASM Electric Componentsを使用すると、オープンですぐに使えるマルチセルバッテリモデルとバッテリの並列接続用インターフェースが提供されます。

Compact hardware-in-the-loop test system on which a fuel cell model is calculated. All interfaces of the control unit under test are operated this way and malfunctions can be triggered.

また、当社では、お客様が最先端の燃料電池テクノロジを開発およびテストするためのサポートも提供しています。当社はそのために、SCALEXIOラックシステムなどの業界で実績のあるHIL(Hardware-in-the-Loop)テストシステムを提供しています。HILではシミュレータを通じて燃料電池ECUの動作に必要なすべての関連機能を実行することができます。また、エンジニアリングプロジェクトにおいて当社の標準的なモデルを拡張して使用すれば、お客様が必要とするプラントモデルに関するすべての課題に確実に対応できるようになります。

代表的な使用事例

バッテリセル電圧のエミュレーション

当社のHILシステムは、バッテリマネージメントシステムのテストをサポートしています。当社のソリューションポートフォリオの代表的な用途と利点を詳しくご確認ください。

バッテリマネージメントシステムの量産コード

当社の量産コード生成ツールであるTargetLinkでバッテリマネージメントシステム用の高品質の量産コードを生成する方法をご確認ください。

バッテリの温度監視

当社のツールを使用してリチウムイオンバッテリパックの熱的挙動を監視する方法をご確認ください。

代表的な成功事例

Ford社:Fuel Cell Revolution

Ford社は車載用燃料電池の研究/開発を進め、ラボおよび路上でさまざまなコンセプトをテストすることで、豊富な経験を積み重ねてきました。

  • Fuel Cell Systems 製品情報, PDF, 英語, 876 KB
  • Battery Management Systems 製品情報, PDF, 英語, 1030 KB
動画 成功事例 使用事例

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