DS5481 Battery Cell Voltage Emulation Board

最大システム電圧1,500 Vの高電圧バッテリをセルレベルでシミュレートできるハイエンドボード

dSPACEは、最先端のバッテリマネージメントシステム(BMS)のHILテストを電圧レベルで行えるようにするため、高精度な2チャンネルのDS5481 Battery Cell Voltage Emulation Boardを提供しています。このボードは、セルレベルで高電圧バッテリをシミュレートできるよう設計されており、最新および将来のBMSテストの要件にも対応します。

適用分野

バッテリマネージメントシステム(BMS)のテストでは、バッテリパックの個々のセルの電圧レベルを高い精度でエミュレートする必要があります。

電動化モビリティや据置型アプリケーションで使用されるBMSのテストでは、高精度な2チャンネルのDS5481 Battery Cell Voltage Emulation BoardをSCALEXIO HIL(Hardware-in-the-Loop)システムに組み込み、このHILシステムで動作する動的なバッテリシミュレーションを通じてボードを制御します。これらのテストシステムは、バランシング電流や精度に関して高度な要件があるBMSを最大システム電圧1,500 Vでテストする場合に最適です。

主な利用効果

DS5481 Battery Cell Voltage Emulation Boardは、単一バッテリセルのターミナル電圧を高精度にエミュレートします。DS5481は、最大20 Aのバランシング電流に加え、統合型の高精度電流計測およびクーロンカウントをサポートしており、特にパフォーマンスと精度に対する要求が高いアプリケーション向けに設計されています。DS5481のセル電圧は、高速かつ低レイテンシのIOCNET接続により、プロセッサベースのアプリケーションの場合は最大20 kHz、FPGAベースのアプリケーションの場合は最大200 kHzの速度でアップデートすることが可能です。バッテリのタイプやテスト対象に応じて、複数のボードを単一のHILシステムで組み合わせることができます。

Parameter Specification1)
Hardware structure
  • 2 cells per board
  • 32 cells per 19" 3-U module
Output voltage
  • -6 ... 6 V
Resolution
  • 10 µV
Precision (for 0 ... 6 V output voltage, across the working temperature range)
  • ±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) Preliminary data. For technical specifications, please contact dSPACE.

セルエミュレーションの構成

バッテリパック全体のセル電圧エミュレーションは、複数のDS5481ボードを使用して実行されます。この制御可能なバッファ増幅器ボードの数は、バッテリの種類に合わせて設定されます。このボードは-6~6 Vの範囲で連続調整可能な電圧を供給します。電圧レンジが比較的広いため、損傷セルやバッテリセルの極性の誤りをエミュレートできます。たとえば、公称電圧よりも高い電圧を出力することで、充電中セルの内部抵抗の増加をシミュレートすることができます。

出力電圧は全動作温度レンジにおいて±0.3 mVの精度を維持します。この電圧は電気的に絶縁されており、最大システム電圧の1,500 Vまでモジュールを直列に接続できます。SCALEXIOリアルタイムシステムとの高速かつ低レイテンシのIOCNET接続により、すべてのセル電圧のアップデートにかかる時間はプロセッサベースのアプリケーションで50 µs未満、FPGAベースのアプリケーションで5 µs未満です。

供給またはシンク可能な最大電流は5 A(連続電流)または最大20 A(ピーク電流)です。これにより、パッシブセルバランシングまたは高度なアクティブセルバランシングでのテストが可能になります。

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