배터리 셀 시뮬레이터 BCS-LABCAR 실험용 가상 배터리 BMS(Battery Management System) 테스트 전기차에서 리튬이온 배터리의 효율성, 신뢰 성 및 안전성은 배터리의 전자 제어장치인 BMS(Battery Management System)에 의해 결 정됩니다. 이타스 BCS-LABCAR의 특징 이타스의 배터리 셀 시뮬레이터인 BCS-LAB- CAR는 BMS-LABCAR용 HiL 테스트 시스템 의 일부로서, BCS-LABCAR를 사용해 최대 200개의 배터리 셀을 테스트할 수 있습니다. 이타스는 파트너사인 comemso와 함께 BMS 의 완벽한 기능 테스트가 가능한 고정밀 BCS-LABCAR를 개발했습니다. 정밀도 높은 시스템 이타스 BCS-LABCAR를 사용하면 4ms 이내 에 각 배터리 셀을 0V 0.85V~8V 범위에서 셀 전압 0.5mV의 정확도로 시뮬레이션 할 수 있습니다. 각 배터리 셀에는 부하기가 있어 액 티브 및 패시브 밸런싱(배터리 셀 간의 전하평 형 달성)에 사용할 수 있으며, 로드는 ±2mA 의 정확도로 0A~2.5A의 전류를 끌어올 수 있 습니다. BCS-LABCAR는 BMS 연결 시 wiring 길이에 의해 발생할 수 있는 전압강하에 대한 자동 보상 기능을 보유하고 있습니다. DUAL 및 QUAD 모드에서는 소스전류 12A 및 싱크전 류 10A에 달하는 전류를 동일한 정확도로 사 용할 수 있습니다. 각 셀 출력에는 최대 오차가 ±10 μA 인 고정 밀 전류 측정 시스템이 포함됩니다. 이러한 특 장점을 바탕으로 BCS-LABCAR 사용자는 BMS 시동이 꺼진 상태에서도 배터리 셀별 밸 런싱 전류 및 암전류(전하손실)를 감지할 수 있습니다. 이를 통해 전체 배터리 모듈의 과방 전을 신속하게 분석할 수 있습니다. 배터리 셀 당 통합 쿨롱계수 측정을 통해 밸런싱 과정을 2•10-7 Coulomb (As)의 정확도로 측정할 수 있습니다. 요약 •배터리 셀에 대한 초정밀 시뮬레이션 (전압 및 전류) •액티브 및 패시브 배터리 셀 밸런싱 •초정밀 전류 측정 •전류변화 분석을 위한 쿨롱계수 사용 •각 배터리의 전기적 오류 (역극성)를 통합 시뮬레이션 LABCAR HiL 시스템에서 자동차 전체를 시뮬레이션 하기 위해 배터리 및 자동차 모델과 통합 •고전류에 도달하기 위해 배터리 셀 병렬연결 가능 전압제어 조건에서 최대 3A의 명목전류를 커버 PC ECU BCS-LABCAR 배터리 셀 시뮬레이터 배터리 컨디션 LABCAR-MODEL BAT 시뮬레이션 모델 온도 LABCAR-RTPC 시뮬레이션 타겟
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배터리 셀 시뮬레이터 BCS-LABCAR...시뮬레이션 타겟 온도 시뮬레이션 BMS에서 온도 모니터링 및 제어는 매우 중요 합니다. BMS의 제어 알고리즘을
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배터리 셀 시뮬레이터 BCS-LABCAR
실험용 가상 배터리
BMS(Battery Management System)테스트
전기차에서 리튬이온 배터리의 효율성, 신뢰
성 및 안전성은 배터리의 전자 제어장치인
BMS(Battery Management System)에 의해 결
정됩니다.
이타스 BCS-LABCAR의 특징
이타스의 배터리 셀 시뮬레이터인 BCS-LAB-
CAR는 BMS-LABCAR용 HiL 테스트 시스템
의 일부로서, BCS-LABCAR를 사용해 최대
200개의 배터리 셀을 테스트할 수 있습니다.
이타스는 파트너사인 comemso와 함께 BMS
의 완벽한 기능 테스트가 가능한 고정밀
BCS-LABCAR를 개발했습니다.
정밀도 높은 시스템
이타스 BCS-LABCAR를 사용하면 4ms 이내
에 각 배터리 셀을 0V 0.85V~8V 범위에서
셀 전압 0.5mV의 정확도로 시뮬레이션 할 수
있습니다. 각 배터리 셀에는 부하기가 있어 액
티브 및 패시브 밸런싱(배터리 셀 간의 전하평
형 달성)에 사용할 수 있으며, 로드는 ±2mA
의 정확도로 0A~2.5A의 전류를 끌어올 수 있
습니다. BCS-LABCAR는 BMS 연결 시 wiring
길이에 의해 발생할 수 있는 전압강하에 대한
자동 보상 기능을 보유하고 있습니다. DUAL
및 QUAD 모드에서는 소스전류 12A 및 싱크전
류 10A에 달하는 전류를 동일한 정확도로 사
용할 수 있습니다.
각 셀 출력에는 최대 오차가 ±10 μA 인 고정
밀 전류 측정 시스템이 포함됩니다. 이러한 특
장점을 바탕으로 BCS-LABCAR 사용자는
BMS 시동이 꺼진 상태에서도 배터리 셀별 밸
런싱 전류 및 암전류(전하손실)를 감지할 수
있습니다. 이를 통해 전체 배터리 모듈의 과방
전을 신속하게 분석할 수 있습니다. 배터리 셀
당 통합 쿨롱계수 측정을 통해 밸런싱 과정을
2•10-7 Coulomb (As)의 정확도로 측정할 수
있습니다.
요약
•배터리 셀에 대한 초정밀
시뮬레이션 (전압 및 전류)
•액티브 및 패시브 배터리
셀 밸런싱
•초정밀 전류 측정
•전류변화 분석을 위한
쿨롱계수 사용
•각 배터리의 전기적 오류
(역극성)를 통합 시뮬레이션
LABCAR HiL 시스템에서
자동차 전체를 시뮬레이션
하기 위해 배터리 및 자동차
모델과 통합
•고전류에 도달하기 위해
배터리 셀 병렬연결 가능
전압제어 조건에서 최대
3A의 명목전류를 커버
PC
ECU
BCS-LABCAR배터리 셀 시뮬레이터
배터리 컨디션
LABCAR-MODEL BAT시뮬레이션 모델온도
LABCAR-RTPC시뮬레이션 타겟
온도 시뮬레이션
BMS에서 온도 모니터링 및 제어는 매우 중요
합니다. BMS의 제어 알고리즘을 개발, 검증,
테스트 하려면 고정밀의 전자식 온도 시뮬레
이션이 필요합니다. 이를 위해 NTC/PTC 시
뮬 레 이 션 보 드 는 0W~8MW 범 위 의
NTC/PTC 리지스터 특징곡선을 오차범위 1
W 내에서 에뮬레이션 합니다. 또한 보다 높
은 해상도를 보여주는 제품도 제공가능합니
다. BCS-LABCAR는 전기 자동차 배터리의
온도 센서를 시뮬레이션하기 위한 목적으로
최대 1kV전압용으로 개발되었습니다.
고장 시뮬레이션
각 배터리 셀은 회로 단락, 케이블 단선, 역극
성 등의 고장 시뮬레이션 기능을 제공합니다.
또한 셀 별로 고장 시뮬레이션을 통해 다양한
외부전압을 주입할 수 있습니다. (예: Termi-
nal30 또는 Terminal31). 리튬 이온 배터리 제
어를 위해서는 전압 및 전류의 정밀한 제어가
매우 중요하므로, 배터리 셀 시뮬레이터에 대
한 캘리브레이션 서비스도 제공합니다. 이 시
스템은 사용자가 직접 쉽게 관리할 수 있습니
다.
고전류에서의 액티브 밸런싱
BMS에 의한 밸런싱 전류 (전하 평형)로 인해
에너지가 셀 에뮬레이션 전자장치에 축적되
며, 이로 인해 BCS-LABCAR의 온도 변동성
이 커집니다. BCS-LABCAR 컨트롤러는 이
러한 열 변동을 능동적으로 보완하며, BMS와
전기적으로 접촉하는 지점에서 정확한 전압
을 제어합니다. 그 결과 온도가 변화하는 전
체 범위에 걸쳐 동일한 수준의 정밀성을 확보
할 수 있습니다. 정밀성은 테스트의 현실성과
재생가능성을 달성하기 위한 선행 조건입니
다.
시뮬레이션 모델
BMS를 개발하려면 여러 기능테스트 및 검증
테스트를 거쳐야 합니다. 이를 위해서는 배터
리의 가장 작은 단위인 셀 단계에서 리튬이온
배터리 및 니켈메탈 하이브리드 배터리
(NiMH)를 신뢰성 있고 재생가능한 형태로 시
뮬레이션 할 수 있어야 합니다.
BCS-LABCAR는 BMS 의 HiL테스팅을 위한
BMS-LABCAR를 구성합니다. 이러한 테스트
환경에서, 이타스의 배터리 모델인 LAB-
CAR-MODEL-BAT 및 자동차 전체 시뮬레
이션 모델인 LABCAR-MODEL-VVTB (HiL
테스트용 가상차량 테스트벤치 시뮬레이션
모델) 등 다양한 모델이 결합 및 실행될 수 있
습니다.
이타스의 배터리 모델인 LABCAR-MODEL-
BAT는 Simulink2기반 배터리 모델로서, 모
든 필수 파라미터에 자유롭게 접근할 수 있습
니다. LABCAR-MODEL-BAT는 터미널전압
모듈, 온도 모듈 및 전압손실 모듈 등 3개의
기본모듈로 구성되어 있습니다. 터미널 전압
모듈은 동일한 회로에 기초하기 때문에 리튬
이온이 아닌 다른 형태의 배터리 기술도 시뮬
레이션 할 수 있습니다. 뿐만 아니라 모델이
시뮬레이션하는 셀의 숫자를 쉽게 변경할 수
있으며, 실시간 환경에서 여러 모델을 결합하
여 하나의 배터리를 만들 수 있습니다.
고전류에서의 액티브 밸런싱
[그림 1] 소규모 테스트 환경에 적합한
24셀 데스크톱 시스템
[그림 2] 온도센서 에뮬레이터 2개,
통합형 로드 및 브레이크아웃 박스가
포함된 4셀 모바일 시스템
...
A
V
A
C
+
-
0 Ω ...8 MΩ1 Ω +/-25ppm / °C
0...2.5 A** (0...5 A, 0...10 A)±2 mA
(U1; e.g., KL30, KL31)
±3 A-3 A ... +2 A: ± 2 µA +2 A ... 3 A:
±10 mA ±10 µA
±3 A • 50 ms ±2 • 10-7 As
CAN
0.85...8 V0...3 A ** (0...6 A, 0,...12 A)± 0.5 mV±2 mV4 ms1..10 ms