Del BMS al paquete de baterías: la importancia de los sistemas de prueba Power Hardware-in-the-Loop (HIL)
Desde la potencia de salida hasta la autonomía de conducción, el rendimiento de los vehículos eléctricos (EV) depende en gran medida de la capacidad de cargar y descargar sus paquetes de baterías.
Como uno de los componentes más importantes de los vehículos eléctricos, los paquetes de baterías deben cumplir con los más altos estándares de integridad y seguridad, de ahí su clasificación como el nivel de requisito ASIL-D más alto.
Los paquetes de baterías de los vehículos eléctricos actuales incorporan diseños mecánicos ingeniosos, amplias estrategias de gestión y monitoreo de celdas de batería, múltiples mecanismos de seguridad con interruptores y fusibles, sistemas de gestión térmica integrados con las fuentes de calor del vehículo, así como complejas estrategias de seguridad y estimación del estado de la batería. Dada esta complejidad, los defectos de diseño más pequeños podrían generar costos de corrección considerables en el futuro, razón por la cual todos estos aspectos exigen pruebas rigurosas antes de que el paquete de baterías entre en producción automatizada.
Podemos dividir los paquetes de baterías de vehículos eléctricos en dos niveles de sistema: el sistema de gestión de baterías (BMS) en el primer nivel y el paquete de baterías completo que combina celdas de batería con otros componentes en el segundo nivel.
En un entorno real, un BMS puede encontrarse con escenarios de falla compuestos, como sobrecalentamiento de la batería y falla en la línea de comunicación, ambos en un corto período de tiempo. Es importante verificar no sólo la capacidad del BMS para detectar fallas de manera efectiva sino también la rapidez y eficacia de sus mecanismos de respuesta. Por ejemplo, el BMS debería emitir instrucciones de limitación de energía a otros dispositivos que consumen energía en el sistema (como las MCU) en milisegundos.
El sistema Power HIL puede utilizar modelos de batería y MCU para simular instantáneamente el comportamiento de descarga real del paquete de batería. Chroma 8630 también genera corriente real al sensor de corriente, lo que puede corregir aún más el impacto de la señal de medición del sensor de corriente en el algoritmo de cálculo de SOC bajo cambios de corriente instantáneos.
Pasemos ahora al segundo nivel del sistema, donde el BMS se combina con celdas de batería y otros componentes para formar un paquete de batería completo. Un ciclador de batería por sí solo puede reproducir registros de corriente específicos para probar los límites conocidos del paquete de batería.
El paquete de baterías Power HIL, que tiene un sistema de control en tiempo real, puede importar un modelo de vehículo para simular dinámicamente la corriente en condiciones de conducción reales, probar más varios ciclos de conducción y lograr una evaluación del paquete de baterías con potencia real equivalente. a una prueba de carretera con un vehículo real. Esto incluye, por ejemplo, el control de la temperatura del paquete de baterías y la corrección de SOC en condiciones tales como aceleración y desaceleración rápidas, el efecto de ejecución de la predicción del rendimiento de la batería, etc. Chroma 8610 también cuenta con equipos de prueba de seguridad eléctrica a bordo para probar el aislamiento de la batería. paquete antes y después de las pruebas de alta potencia.
Desde la perspectiva de ISO 26262, se recomienda a los ingenieros de diseño implementar análisis de peligros y evaluación de riesgos continuos durante todo el ciclo de desarrollo, desde la fase de diseño inicial hasta las etapas de verificación finales. La detección y rectificación tempranas de cualquier defecto de diseño o fabricación, junto con fallos latentes y riesgos que puedan descubrirse, seguramente valdrá la pena el esfuerzo.
A medida que los paquetes de baterías para vehículos eléctricos se vuelven más complejos, se vuelve cada vez más importante aplicar los principios de ISO 26262 comenzando desde el nivel BMS. La implementación de una segunda ronda de verificación HIL a nivel del paquete de baterías surge como el siguiente paso lógico y crítico en el proceso. El completo combo de plataforma de prueba HIL de potencia Chroma 8610 + 8630 (ambas plataformas pueden usar el mismo sistema de control en tiempo real) está diseñado para cubrir todo el proceso de diseño de BMS a paquete de baterías, reduciendo los costos de hardware y software, así como las curvas de aprendizaje del usuario. .
Ver modelo 8610 https://idm-instrumentos.es/?s=8610
PDF 8610 https://idm-instrumentos.es/wp-content/uploads/2022/06/8610-EN_2.pdf
El banco de pruebas Chroma 8630 BMS Power HIL está diseñado específicamente para la investigación y el desarrollo de BMS. Combinando un sistema en tiempo real con una arquitectura de software abierta, el banco de pruebas proporciona a los usuarios un sistema de prueba dinámico potente y flexible capaz de realizar elementos de prueba como pruebas de carga/descarga, medición y calibración dinámica de tensión y corriente, pruebas de equilibrio de batería y señal CAN. medición y control, inyección de fallas, medición de aislamiento y simulación de carga EVSE.
El banco de pruebas versátil permite una amplia gama de configuraciones personalizables para simular y verificar los escenarios compuestos más críticos y de alto riesgo en el entorno del vehículo eléctrico (como fallas de comunicación y señalización física durante una descarga cíclica). Las pruebas exhaustivas del BMS sin la necesidad de un vehículo real o una batería aumentan significativamente la eficiencia del desarrollo.
Ver PDF modelo 8630 https://instrumentosdemedida.es/wp-content/uploads/2024/06/8630-lo-BMS-Power-HIL-Testbed-082023.pdf
Ver Analizadores y comprobadores de baterias profesionales https://idm-instrumentos.es/test-y-medida-medidor-de-r-comprobador-de-baterias-listado/
