NovaCarts Battery: Exakte Zellsimulation für die Validierung von Batterie-Management-Systemen (BMS)
Das modulare Hardware-in-the-Loop(HiL)-System NovaCarts Battery bietet eine der leistungsfähigsten und genauesten Zellsimulationen auf dem Markt und schafft so optimale Voraussetzungen für die Entwicklung neuer Batterie-Management-Funktionen, wie State-of-Charge(SoC)- und State-of-Health(SoH)-Regelungen, Active-Cell-Balancing oder elektrochemische Impedanzspektroskopie.
NovaCarts Battery eignet sich für alle Batterien auf Lithium-Basis inklusive Feststoffzellen sowie Starterbatterien und lässt sich kosteneffizient per Firmware-Update um zukünftige Batterietechnologien erweitern – optimale Voraussetzungen für den Test aktueller und künftiger Batterie-Management-Systeme.
Weitere Informationen
- NovaCarts Hybrid-Testsysteme
- Referenz ElringKlinger: BMS-Test am HiL-System mit Zell-Controller-Simulation
5 Gründe für den NovaCarts Battery
- Vielseitig einsetzbar: Ein HiL-System für vollständige und umfangreiche BMS-Tests aller Batterien auf Lithium-Basis inklusive Feststoffzellen und Starterbatterien
- Zukunftsfähig: NovaCarts Battery lässt sich einfach und schnell per Firmware-Update an zukünftige Anforderungen anpassen (z. B. neue Batterietechnologien oder Batterie-Management-Funktionen)
- Kostengünstige Anpassungen: Die für die Zellsimulation verwendeten Parameter und Regler können direkt in der Software verändert werden – ohne kostspieligen Hardware-Tausch
- Hohe Skalierbarkeit: Modularer Aufbau und umfangreiche Erweiterungsoptionen ermöglichen flexible Anpassung an unterschiedliche Testanforderungen (z. B. Niedervolt- / Hochvolt-Batterien, Leistungsemulation / leistungslose Simulation)
- Kürzere Inbetriebnahme- und Umrüstzeiten: Neue NovaCarts Battery HiL-Systeme sowie neue NovaCarts-Komponenten lassen sich dank Verwendung der gleichen Toolchain schnell und anwenderfreundlich konfigurieren.
Features
- Vollständig digitale Zellsimulation dank leistungsfähiger Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) auf dem NovaCarts Cell Simulation Board
- Hochgenaue Abbildung von Stromsprüngen und Spannungseinbrüchen
- Software-gesteuerter Innenwiderstand der Zellen kann schnell und in Echtzeit verändert werden, um beispielsweise Lithium-Ionen-Feststoffzellen zu simulieren
- Offene und leistungsfähige Modellplattform mit Taktzeiten von wenigen Mikrosekunden und hohe I/O-Dynamik ermöglichen Entwicklung neuer BMS-Algorithmen (z. B. State-of-Health (SoH), State-of-Charge (SoC), elektrochemische Impedanzspektroskopie)
- Exakte Berechnung der aktuellen Batteriezustände dank elektrochemischem Simulationsmodell
- Genaue Nachbildung des dynamischen Verhaltens der Starterbatteriezellen beim Startvorgang durch hohe Update-Rate von bis zu zehn Kilohertz
- Simulation von kapazitiven und induktiven Balancing-Mechanismen ermöglicht Validierung von BMS mit passivem und aktivem Cell-Balancing
- Hochvolt-Leistungsemulation (bis 1.000 V) ermöglicht Tests mit Leistungsendstufe. Messungen am System sind dank eines intelligenten Sicherheitskonzepts während des Betriebs möglich.
- Einsatz von Echtteilen / Ersatzlasten sowie Rest-Bus-Simulation
- Hochaufgelöste Shunt-Simulation (16-bit)
- Hohe Signalqualität durch kurze und stabile Verbindungen zum Steuergerät sowie direkt am Ausgang angebrachte Fehlersimulation
- Widerstandssimulation für die Nachbildung von Temperaturfühlern mit negativem oder positivem Temperaturkoeffizienten (NTC bzw. PTC)
- Spezielle Baugruppen zur Simulation von Zwischenkreiskapazitäten und Isolationsfehlern verfügbar
NovaCarts CMC-Simulator
Der sichere Betrieb von Lithium-Ionen-Batterien erfordert eine durchgängige Überwachung von Zellspannung und -temperatur der einzelnen Batteriezellen. Diese Aufgabe übernehmen Zellmodul-Controller (Cell Module Controller, CMC), auch bekannt als Cell Sensor Circuit (CSC) oder Cell Supervision Electronic (CSE). Jede Batteriezelle ist an ein solches Überwachungsmodul, also ein CMC, angeschlossen. Die CMCs messen permanent Spannung und Temperatur der Zellen und geben diese Informationen an das Batterie-Management-System (BMS) weiter.
Der NovaCarts CMC-Simulator ermöglicht die Nachbildung mehrerer Batteriemonitore. Sie beruht auf einer FPGA-basierten Hardware-Lösung, die sowohl am HiL-System als auch als Desktop-Anwendung genutzt werden kann. Mit diesem Vorgehen lassen sich Validierungstests für BMS in einem sehr frühen Stadium starten, da keine realen CMC-Bauteile erforderlich sind. Zudem können flexibel CMC unterschiedlicher Hersteller in Kombination mit dem BMS geprüft werden – ohne nennenswerte Umrüst- und Ausfallzeiten oder Umbaukosten. Da sich die CMC-Simulation am HiL-Simulator einfach mit realen CMCs kombinieren lässt, reduzieren sich zudem die Kosten für den Prüfstand. Die Lösung bildet somit die ideale Erweiterung von HiL-Simulatoren für Batterie-Management-Systeme.
Weitere Informationen
- Datenblatt: NovaCarts CMC-Simulator
- Referenz ElringKlinger: BMS-Tests am HiL-System mit Zell-Controller-Simulation
