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HiL-System erlaubt Batteriesimulation für Elektro-/Hybrid-Fahrzeuge

25. Mai 2016 - Mit „NovaCarts Battery“ von MicroNova und carts lassen sich Batteriezellen deutlich genauer simulieren als bisher. Der neue HiL-Simulator eignet sich dadurch unter anderem für die Entwicklung neuer Lade- und Zustandsregelungen und kann für alle Lithium-Technologien inklusive Feststoffzellen eingesetzt werden. Die beiden Unternehmen stellen die Lösung erstmals auf der Automotive Testing Expo in Stuttgart vor (31. Mai – 2. Juni 2016, Stand 1465).

Speziell für die Validierung von Batterie-Management-Systemen (BMS) haben MicroNova und carts das neue Hardware-in-the-Loop(HiL)-System „NovaCarts Battery“ entwickelt, das umfassende Funktionen für die Zellsimulation bietet. Das Highlight der anwendungsspezifischen Lösung ist die neue Zellsimulationskarte, mit der die einzelnen Batteriezellen vollständig digital simuliert werden können. Die verwendeten Parameter und digitalen Regler sind in den Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) auf der Karte realisiert und lassen sich direkt in der Software verändern oder erweitern. Dadurch entfällt der kostspielige Austausch von Hardware, der bei analog aufgebauten Simulationskarten bei Anpassungen erforderlich ist.

NovaCarts Battery bildet alle derzeit verfügbaren Lithium-Technologien ab und lässt sich bei Bedarf einfach per Software-Update aufrüsten, so dass Automobil- und BMS-Hersteller auch zukünftige Batterietechnologien mit dem aktuellen System testen können. Darüber hinaus eignet sich der Batteriesimulator optimal für die Entwicklung neuer BMS-Algorithmen für die Laderegelung (State-of-Charge (SoC)) und Zustandsregelung (State-of-Health (SoH)).

„Die elektrochemische Impedanzspektroskopie wird dabei nach derzeitigem Kenntnisstand künftig eine wichtige Rolle spielen und könnte über kurz oder lang Bestandteil von Batterie-Management-Systemen werden“, sagt Martin Sulzbacher, Leiter HiL-Simulation der MicroNova AG. „Bei dieser Methode zur Bestimmung des Wechselstromwiderstands wird der zu untersuchende Akku mit variierenden Ladeimpulsen mit bis zu zehn Kilohertz angeregt. Die Messergebnisse ermöglichen Rückschlüsse auf das ‚Innenleben‘ der Batterie und liefern so wichtige Informationen für eine noch effizientere Nutzung jeder einzelnen Zelle.“

Hohe Dynamik ermöglicht Active Cell-Balancing

Zum Test derartiger Funktionen ist eine schnelle Reaktion der HiL-Systeme notwendig. MicroNova und carts haben NovaCarts Battery dazu mit einer neuen Software-Modellplattform ausgestattet, mit der sich Taktzeiten von wenigen Mikrosekunden im Verbund sowie eine ebenso schnelle I/O-Dynamik erzielen lassen. Dadurch können die aktuellen Batteriezustände mit einer bis dahin nicht erreichten Exaktheit berechnet und simuliert werden. Dank der hohen Dynamik der Zellsimulation lassen sich neben BMS mit passivem Cell-Balancing zukünftig auch Systeme mit aktivem Cell-Balancing validieren.

Durch die Update-Rate von zehn Kilohertz können Automobilhersteller und -zulieferer sogar das dynamische Verhalten der Batteriezellen beim Startvorgang präzise nachbilden. Dadurch lassen sich mit NovaCarts Battery auch Spezialanwendungen wie die Entwicklung von Starterbatterien mit geringem Aufwand realisieren. Um eine langfristige Nutzung zu gewährleisten, haben MicroNova und carts den neuen HiL-Simulator zudem so konzipiert, dass sowohl leistungslose Simulationen als auch Tests mit vollständiger Leistungsendstufe durchgeführt werden können.

NovaCarts Battery ist ein Bestandteil der neuen NovaCarts-Generation 4.0 und profitiert daher auch von den Verbesserungen der NovaCarts-Basisplattform. Beide Systeme werden auf der Testing Expo in Stuttgart zu sehen sein, die vom 31. Mai bis zum 2. Juni auf dem Messegelände am Flughafen Stuttgart stattfindet. MicroNova und carts werden die Systeme am gemeinsamen Messestand 1465 vorstellen.

www.micronova.de/



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