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www designelektronik de DESIGN&ELEKTRONIK 11 2020 41 ■ Desktop-Simulation Modellierung der BMS-Funktion Mit der Desktop-Simulation lassen sich funktionale Aspekte der BMS-Entwicklung verifizieren zum Beispiel das Ladeund Entladeverhalten den Entwurf elektronischer Schaltungen sowie Algorithmen für Regelung und Überwachung Auf dem Desktop werden das Batteriesystem die Umgebung und die Algorithmen mithilfe von Verhaltensmodellen simuliert Diese Simulation lässt sich dafür verwenden um neue Entwicklungsideen zu untersuchen und mehrere Systemarchitekturen zu testen bevor man sich auf einen HardwarePrototypen festlegt Beispielsweise kann man Konfigurationen und Algorithmen für aktives und passives Balancing untersuchen um zu bewerten ob sich der jeweilige Ansatz für eine bestimmte Anwendung eignet Modellierung und Kennzeichnung der Batteriezelle Die Simulationen beginnen mit einem genauen Modell des Batteriepacks in der Regel ein Ersatzschaltbild zur Simulation des thermoelektrischen Verhaltens der Batteriezelle Das Ersatzschaltbild besteht typischerweise aus einer Spannungsquelle einem Reihenwiderstand und einem oder mehreren parallel geschalteten Widerstands-Kondensator-Paaren Bild 2 Die Spannungsquelle liefert die Leerlaufspannung während die anderen Komponenten den Innenwiderstand und das zeitabhängige Verhalten der Zelle modellieren Diese Elemente sind abhängig von der Temperatur und dem Ladezustand Da diese Abhängigkeiten individuell für die Chemie jeder Batterie sind werden sie anhand von Testdaten ermittelt Modellierung der Leistungselektronik und passiver Komponenten Um zu verstehen wie das BMS mit wechselnden Betriebsbedingungen umgeht erfordern Simulationen exakte Modelle der Schaltungskomponenten die das Batteriesystem mit der Stromquelle und der Last verbinden Mit der Simulation auf Systemebene lassen sich eine Ladequelle wie etwa ein Photovoltaik-System um die Batterie heBild 1 Modellbasiertes Design für die Entwicklung von Batteriemanagementsystemen Bild 2 Äquivalenzschaltung einer Batterie mit drei Zeitkonstanten Innenwiderstand und offenem Stromkreispotenzial