RT22 | Rekonfigurierbares HIL-Verifizierungs- und Testsystem mit geschlossenem Regelkreis für Multi-Pack-BMS-Systeme

Ich werde ein programmgesteuert rekonfigurierbares Closed-Loop-BMS- Hardware -in-Loop-System vorstellen, das auf der OPAL-RT-CMDE-Lösung (Cell Monitoring Device Emulation) basiert. Herkömmliche HIL-Systeme für Batteriemanagementsysteme verwenden teure Zellemulatoren, die in Reihe geschaltet werden, um die Module bzw. Sammelschienen im Batteriepack nachzubilden. Die Rekonfiguration der Zellemulatoren zur Erstellung einer neuen Batteriepack-Architektur ist zeitaufwendig und anfällig für Verdrahtungsfehler. Aus diesem Grund wird in der Regel für jede Batteriepack-Architektur ein eigenes BMS-HIL-System verwendet. Eine weitere Einschränkung des auf Zellemulatoren basierenden Ansatzes besteht darin, dass die Stapelspannung Werte im dreistelligen Voltbereich erreichen kann, was zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zur Isolierung von Niederspannungskomponenten erforderlich macht. Daher habe ich eine Multipack-HIL-Konfiguration unter Verwendung der OPAL-RT-CMDE-Lösung entworfen. Jedes Pack kann je nach Anwendung 2 bis 16 AFE-Bausteine (Analog Front End) enthalten. Die CMDE-Lösung bietet alle Funktionen mehrerer AFE-Bausteine, einschließlich der Ausgleichswiderstandsfunktionalität. Zur Darstellung des elektrischen Verhaltens der einzelnen Zellen im geschlossenen Regelkreis wird ein Ersatzschaltbild mit zwei RC-Zweigen verwendet. Dieses wird in MATLAB Simulink modelliert und für das NI Veristand RealTime Target kompiliert. Das Modell kann sowohl im offenen als auch im geschlossenen Regelkreis betrieben werden und erfüllt damit verschiedene Anforderungen der „ Tests “. Das thermische Verhalten wird ebenfalls in MATLAB modelliert und anhand von Testdaten der verwendeten Zellen parametrisiert. Dieses HIL-System verfügt über vier programmierbare Hochspannungsnetzteile zur Simulation der Spannungen im Pack, in der Verbindung sowie an der Vorlade- und Ladestation bei verschiedenen Anordnungen im offenen und geschlossenen Regelkreis. Weitere Komponenten des HIL-Systems sind: Isolationswiderstands-Emulator Hochpräziser Shunt-Stromsensor-Emulator E-Load zur Simulation eines Hochstromausfalls durch die Schützspulen