Der Chroma 87001 Batteriezellensimulator ist eine hochpräzise, programmierbare und bidirektionale DC-Stromquelle mit Funktionen für Spannungsquelle und Stromquelle. Zudem kann das Modell auch als Mehrkanal-DC-Stromquelle oder elektronische Last eingesetzt werden. Ein einzelner Simulator verfügt über 16 Kanäle, wobei für jeden von ihnen die Spannung und der Strom über Chroma-Software festgelegt werden kann.

Der Chroma 87001 Batteriezellensimulator kann anstelle von Lithium-Ionen-Batterien zur Bereitstellung einer zuverlässigen und sicheren Prüfungsumgebung verwendet werden. Er ist mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) ausgerüstet, wobei seine Untersysteme Batteriezellen prüfen können, die in Elektrofahrzeugen und Energiespeicherbatterien usw. verwendet werden.

Der Simulator hat Kanäle mit isolierter Spannung, die einen 480-Zellen-Batteriepack (240S2P, Spannung < 1.000 V) in Reihenschaltung simulieren können.

Der Chroma 87001 Batteriezellensimulator kann eigenständig mit Benutzerentwicklungssoftware verwendet oder für schnelle Produktverifizierung in ein voll funktionstüchtiges BMS-Testsystem mit automatisierten Prüfungen eingebunden werden. Der Simulator kann BMS-Produkte in einer Master/Slave- oder in einer unabhängigen Architektur prüfen. Optionale Temperatursimulation hoher Präzision steht über Chromas angepasstes BMS-Testsystem zur Verfügung, da jede Batterie mit einer Funktion zur Simulation des Temperatursensor ausgestattet ist, um das BMS für die Prüfung über den Zustand der Zellentemperatur zu unterrichten.

Der Simulator hat eine Vielzahl von Schutzvorrichtungen, z. B. Überstromschutz (OCP), Überspannungsschutz (OVP), Unterspannungsschutz (UVP), Gebläseausfallschutz und Ausgleichsspannung der Ausgangsschaltung, um sicherzustellen, dass die Prüfungen in einer sicheren Umgebung durchgeführt werden.

Der Chroma 87001 Batteriezellensimulator kann für Batteriezellen-Isolationseinheiten mit Hochspannung eingesetzt werden, um eine Vielzahl an Szenarien mit Batteriezellensträngen zu simulieren. Dank bidirektionaler Spannungs- und Stromquellenfunktion kann das Gerät in Serie geschaltete Batteriezellen und die Belastung von externen Netzgeräten am DUT gleichzeitig simulieren. Das nachstehend dargestellte Architekturschaubild ist ein Beispiel für ein integriertes Batteriezellensimulator-Testsystem, das eine Batteriemanagementeinheit (BMU) mit einem Untersystem zur Zellenüberwachungsschaltung (CSC) bietet.

• Für Anwendungen, die mehr als 16 Batteriezellenstränge benötigen, können Nutzer bis zu 15 Einheiten des 87001-Simulators in Reihe schalten.
• Nutzer können zudem jede einzelne 87001-Einheit über einen Ethernet-Hub unabhängig voneinander verbinden. Bei ausreichender Ethernet-Bandbreite kann die Steuerung der obersten Schicht eine synchrone Remote-Kontrolle durchführen und Befehle zur Spannungsmodulation für mehrere 87001-Einheiten mit einer Reaktionszeit zur Spannungskontrolle von unter 10 ms pro einzelner Einheit simultan ausgeben.
• Die Hardwarekonfiguration kann bis zu 240S2P (Spannung < 1,000V)erreichen. Der Simulator unterstützt koexistierende Kanalverbindungen bei sowohl Reihen- als auch Parallelschaltung, wobei ein automatischer Stromausgleich beim Parallelschaltmodus im Design enthalten ist.

Hinweis: Die Reaktionszeit zur Spannungskontrolle (Phasenverzögerungszeit) = Sendezeit des Befehls der Steuerung der obersten Schicht + Verarbeitungszeit des 87001-Befehls + Zeit des Spannungsanstiegs/-abfalls.

Der Batteriezellensimulator Chroma 87001 verfügt über Spannungsquellenmodi und bidirektionale Stromquellenmodi mit integriertem 16-Bit-A/D-Wandler hoher Präzision. Die Genauigkeit der Spannungsmessung beträgt bis zu ± 1 mV (0,02 % FS) mit einer Auflösung von bis zu 0,1 mV.

Unter Berücksichtigung des Markttrends des aktiven und passiven Ausgleichdesigns ist die Strommessung in vier Bereiche, 0–9 A (< 500 ms), 0–5 A, 0–500 mA und 0–250 uA, unterteilt, die eine Genauigkeit von 0,02 % FS aufweisen. Für den Bereich 0–5 A (Leistung erhöht sich bei Parallelschaltung) beträgt die Genauigkeit ± 1 mA, wodurch mit einer Strommessung in einer Auflösung von bis zu 100 uA die meisten industriellen Anforderungen an die Prüfung von Designs mit aktiv ausgeglichenen Schaltkreisen erfüllt werden.

Für den Bereich 0–500 mA beträgt die Genauigkeit ± 100 uA (0,02 % FS), wodurch mit einer Messauflösung von bis zu 10 uA die meisten industriellen Anforderungen an passiv ausgeglichene Designs erfüllt werden. Neben der Strommessung für passiv ausgeglichene Designs kann er auch zur Messung des Stromverbrauchs von Batteriezellen in einer Zellenüberwachungsschaltung (>10mA für allgemeinen Verbrauch) verwendet werden.

Der Batteriezellensimulator besitzt 16 Kanäle zur jeweiligen Festlegung der Spannungs- und Stromgrenze; er programmiert den Anstieg und den Abfall der Ausgangsspannung und synchronisiert den Betriebsstart zwischen den Kanälen über Software. Wenn die Funktionen für niedriges Ausgangsrauschen die DC-Kennlinien einer Batteriezelle ohne Welligkeit während dynamischer Laständerungen aufzeigen, kann schnell ein gleichmäßiger DC-Ausgang erreicht werden. Zwischenzeitlich wird die Stromstoßspannung verringert, die von der Laständerung verursacht wurde und das DUT beschädigen könnte. Für nicht statische Produkte oder Prüfanwendungen kann das Gerät zeitnah eine stabile DC-Spannung liefern.

Der Chroma 87001 Batteriezellensimulator bietet einen sehr schnellen, programmierbaren, dynamischen und bidirektionalen Lastmodus, wobei sich die Last in weniger als 100 us ändern kann, sodass eine Vielzahl an unterschiedlichen Stromwellenformen einer echten Last simuliert wird.

▲ Unterschied der synchronen Anlaufzeit zwischen Kanälen<2ms

▲ Spannungsänderung aller Kanäle

▲ Niedriges Ausgangsrauschen＜0,35 mV RMS

▲ Stabiler von Laständerung erzeugter DC-Ausgang

▲ Highspeed-Spannungsreaktion <1ms

• Chroma bietet zwei Befehlsarten (SCPI über Ethernet-Schnittstelle und CANbus-Befehle über CANbus-Schnittstelle) sowie die Treiberprogramme Labview und Labwindow, sodass Nutzer ihre eigene Anwendungssoftware zur Steuerung des Batteriezellensimulators 87001 entwickeln können.
• Dank der Integrationsmöglichkeiten des Chroma-Systems können wir angepasste automatische Testsysteme für die BMS-Funktionsprüfung anbieten.

▲ 87001 Softpanel

Ein Chroma-Softpanel wird exklusiv zur Kontrolle des Batteriezellensimulators bereitgestellt, damit Benutzer Folgendes tun können:

• Individuelle Anpassung der Spannung eines jeden Batteriestrangs
• Einstellung des Ablaufs zur Spannungsänderung: OVP/UVP/OVP-Freigabe / UVP-Freigabetest

Hinweis: Das Softpanel ist nur für eine einzelne 87001-Einheit vorgesehen.