Batteriesimulation

Optimierung von Batteriestrategien und Auslegung von Batteriespeichern

Um Hybrid- oder vollelektrische Antriebssysteme zu testen, besteht die Möglichkeit reale Batterien oder einen Batteriesimulator als Energiequelle einzusetzen. Werden reproduzierbare Ergebnisse benötigt, ist der Batteriesimulator die bessere Wahl, da die Eigenschaften einer Batterie durch viele Parameter bestimmt werden.

Um eine Hochvolt-Batterie mit idealen Eigenschaften oder möglichst nahe an den realen Bedingungen simulieren zu können, werden besondere Anforderungen an das eingesetzte Quelle-/Senke-System gestellt.

Bedingungen für erfolgreiche Simulationen von HV-Batterien

Grundvoraussetzung ist eine stabile Ausgangsspannung, die auch bei schnellen Laständerungen hochdynamisch und präzise ausgeregelt wird. Dieses erfüllt die ERS-Serie durch den Einsatz von komplexen und flexiblen digitalen Regelalgorithmen, realisiert mit DSP- und FPGA-Strukturen, sowie hoch getakteten Leistungshalbleitern.

Durch die digitale Realisierung des Regelkreises kann auch der Batterie-Innenwiderstand hochdynamisch nachgebildet werden. In Abhängigkeit eines vorgegebenen Innenwiderstandswertes und dem aktuellen Stromwert, wird bei jedem Regelungszyklus (48µs) ein neuer Spannungssollwert (Batterieklemmenspannung) berechnet und ausgeregelt. 

Als Option und in Ergänzung zur standardmäßigen Innenwiderstandsregelung können weitere hochdynamische Batteriemodelle (R-C-Glieder) geräteintern über den Regelkreis zur Verfügung gestellt werden. Die Neuberechnung der Ausgangswerte erfolgt auch in Verbindung mit dieser Option alle 48μs.

Spannungsprofile in Echtzeit einbinden

Eine extrem schnelle Änderungsrate der Sollwertvorgabe kann über ein bereits im Standard enthaltenes digitales Can-Interface mit bis zu 1 kHz realisiert werden. Hiermit lassen sich Spannungsprofile (z.B. von externer kundenspezifischer Batterie-Modellberechnung oder vorher aufgezeigten Fahrprofilen) in „quasi Echtzeit” mit in die Batteriesimulation einbinden.

Sicherheit für den Prüfling: Strombegrenzung, Sollwertvorgaben, Überwachung der Daten-Kommunikation

Zum Schutz der angeschlossenen Prüflinge sind diverse Sicherheitsüberwachungen integriert.

Bei Fehlfunktionen oder Kurzschluss verfügen alle Geräte standardmäßig über eine einstellbare Strombegrenzung:

  • Über die OCP-Funktion (Over Current Protection) lässt sich eine Schnell-Abschaltung beim Erreichen des Schwellwertes realisieren.
  • Selbiges gilt für die Spannung. Diese wird über eine OVP-Funktion (Over Voltage Protection) überwacht. Das Überschreiten des eingestellten Wertes führt ebenfalls zur sicheren Abschaltung des Gerätes.

Damit der Prüfling vor Geräte-Falschbedienung geschützt wird, sind zusätzliche Parameter vorhanden, die die Sollwertvorgaben im manuellen oder Remote-Betrieb auf den zulässigen Bereich begrenzen und somit den Prüfling gegen Überstrom, Überspannung und Überlast schützen.

Bei der automatischen Steuerung des ERS über ein Prozessleitsystem wird die Daten-Kommunikation kontinuierlich überwacht. Sollte dabei die Verbindung gestört oder nicht mehr funktionsfähig sein, schaltet das System zum Anlagen- und Prüflingsschutz in einen sicheren Zustand.

Isolationswächter-Funktion für Erdschluss-Überwachung

Für Applikationen, die eine Erdschluss-Überwachung des angeschlossen Prüflings erfordern, ist eine Isolationswächter-Funktionalität verfügbar. Die Erdschluss-Überwachung dient zum zusätzlichen Schutz des angeschlossenen Verbrauchers und wird häufig bei der Applikation Batterie-Simulation eingesetzt.

Wir beraten Sie gerne bei der Auswahl des passenden Netzgerätes für Ihre Anwendungen. Rufen Sie uns an unter +49 8031 2458 0 oder schicken Sie eine Mail an info(at)heinzinger(dot)de

Für diese Anwendungen können folgende Produkte verwendet werden

ERS

DC-Quellen/Senken für Prüfstände sichern Produktqualität

PTN

Niederspannungsnetzgeräte – doppelstabilisiert und lineargeregelt