Simulation und Emulation von Multizellen-Batterien
dSpace: Virtuelle Hochvoltbatterien
Auf die Virtualisierung von Lithium-Ionen-, Nickel-Metallhydrid- und Blei-Akkus, die zur Elektrifizierung von Fahrzeug-Antriebssträngen verwendet werden, hat dSpace sein neues Batteriemodell für die Simulation von Hochvoltakkumulatoren zugeschnitten.
Das neue Modell, um das dSpace das Simulationspaket Automotive Simulation Models (ASM) erweitert hat, vereinfacht sowohl die Funktionsentwicklung von Batteriemanagementsystemen (BMS) als auch den Test der seriennahen Steuergeräte. Dazu können Model-in-the-Loop (MIL)-Simulationen in Simulink und Hardware-in-the-Loop (HIL)-Simulationen am Simulator durchgeführt werden.
Das neue Multizellen-Batteriemodell der ASM simuliert die elementaren Funktionen aktueller Batteriemanagementsysteme, beispielsweise das Cell Balancing. Hierfür simuliert es jede einzelne Batteriezelle, um die zellenspezifischen Ladungen, Spannungen und Ströme darzustellen. Die Berechnungen erfolgen unabhängig von der Anzahl der Zellen in Echtzeit.
Physikalische Parameter wie Innenwiderstand, Diffusion und Doppelschichtkapazität sind für jede Zelle definierbar. Auch Verlustströme, die beispielsweise durch Gasungseffekte beim Laden von Nickel-Metallhydrid-Zellen entstehen, werden berücksichtigt.
Durch die intuitive grafische Benutzeroberfläche in dSpace ModelDesk bleiben umfassende Parametrierungen von Multizellen-Simulationen beherrschbar.
Zusammen mit den neuen regelbaren Trennverstärkermodulen EV1077 von dSpace lässt sich so eine vollständige Batteriezellen-Emulation aufbauen. Die Genauigkeit der ausgegebenen galvanisch isolierten Spannung beträgt ± 1,5 mV über den gesamten Arbeitstemperaturbereich. Die Gesamtspannung erreicht durch Reihenschaltung der Module bis zu 1000 V.
Das neue echtzeitfähige Zellenmodell und die genaue Emulationseinheit zur Ausgabe der Zellklemmenspannung erfüllen die entscheidenden Voraussetzungen, um BMS-Steuergeräte per HIL-Simulation automatisiert und reproduzierbar zu testen. Für den Einsatz im Labor stehen schlüsselfertige Simulatoren sowohl für den Komponententest einzelner Steuergeräte als auch den Integrationstest eines Steuergeräteverbunds zur Verfügung.
Das Multizellen-Batteriemodell ist damit durchgängig den gesamten Entwicklungsprozess von der Funktionsentwicklung bis zur Serienfreigabe der BMS-Steuergeräte ausgelegt.
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