AT510998A2 - Test- und Prüfstandssystem für zumindest teilelektrifizierte Kraftmaschinen - Google Patents

Test- und Prüfstandssystem für zumindest teilelektrifizierte Kraftmaschinen Download PDF

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Kurt Dr Gschweitl
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Abstract

Ein Test- und Prüfstandssystem für zumindest teilelektrifizierte Kraftmaschinen, insbesondere für Hybrid- oder vollelektrifizierte Fahrzeuge, weist ein Testautomatisierungssystem (1) mit Messtechnik (2) und Schnittstellen, sowie einen Batterieemulator (3) auf, der eine Leistungselektronik (4) bzw. einen Elektromotor (5) versorgt und über ein Batteriemodell die aktuellen Spannungswerte am DC Ausgang (6) zur Leistungselektronik (4) berechnet.Dabei bildet der Batterieemulator (3) das unterschiedliche Lade- und Entladeverhalten realer Batterien nach.

Description

Printed: 19-03-2012 E014.1 1
AV-3469 AT
Test- und Prüfstandssystem für zumindest teilelektrifizierte Kraftmaschinen
Die Erfindung betrifft ein Test- und Prüfstandssystem für zumindest teilelektrifizierte Kraftmaschinen, insbesondere für Hybrid- oder vollelektrifizierte Fahrzeuge, umfassend ein Testautomatisierungssystem mit Messtechnik und Schnittstellen, sowie einem Batterieemulator, der eine Leistungselektnonik bzw. einen Elektromotor versorgt und über ein Batteriemodell die aktuellen Spannungswerte am DC Ausgang zur Fahrzeugelektronik berechnet. Für die Entwicklung von Hybrid- (HEV) und vollelektrifizierten Fahrzeugen (EV) werden entsprechende Test- und Prüfstandssysteme benötigt. Eine wichtige Komponente eines solchen Test- und Prüstandssystems stellt die Batterieemulation (auch Batteriesimulation) dar, welches das Verhalten einer realen Batterie (Hochvoltspeichers) nachbildet, damit Testzyklen reproduzierbar sind bzw. dass Tests überhaupt möglich sind, sofern nur Batterieprototypen vorhanden sind, welcher der Entwicklung nicht zur Verfügung stehen. Wichtig sind bei dieser Nachbildung vor allem das elektrische und thermische Verhalten, sowie der Ladezustand (state of Charge). Des Weiteren unterscheidet sich bei einer realen Batterie das Verhalten für Ladung und Entladung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher ein Test- und Prüfstandssystem, bei welchem die Tests von insbesondere Traktionsbatterien noch realistischer ablaufen können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Batterieemulator das unterschiedliche Lade- und Entladeverhalten realer Batterien nachbildet.
Ein erstes Ausführungsbeispiel dafür ist dadurch gekennzeichnet, dass das Batterie-modell durch ein elektrotechnisches Ersatzschaltbild definiert ist, dessen Bauteilen für den Lade- bzw. Entladevorgang unterschiedliche Werte zugewiesen sind.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das Batteriemodell für den Lade- bzw. Entladevorgang unterschiedlich parametriert ist bzw. zusätzliche Eigenschaften aufweist.
Vorteilhafterweise ist eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodeil eine Ladezustandsberechnung und/oder ein Modell zur Nachbildung von Temperatureinflüssen enthält.
Ein erfindungsgemäßes System kann auch die Merkmale beinhalten, dass ein übergeordnetes Automatisierungssystem Prüfzyklen vorgibt, wobei dem Batterieemulator Werte für Ladezustand und Temperatur vorgegeben werden.
Printed: 19-03-2012 E014.1 2 10 2012/50086
AV-3469 AT
In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen näher erläutert werden.
Dabei zeigt die Fig. 1 eine schematische Darstellung für eine Prüfstandstopologie mit Batterieemulator, und Fig. 2 ist ein Diagramm mit Darstellung des unterschiedlichen Verhaltens einer Batterie für das Laden bzw. Entladen.
Ein Test- und Prüfstandssystem gemäß der vorliegenden Erfindung und wie beispielhaft in Fig. 1 dargestellt besteht aus einem Testautomatisierungssystem 1 mit entsprechender Messtechnik 2 und Schnittstellen, sowie dem Batterieemulator 3 mit Anschlussstelle. Der Batterieemulator 3 versorgt die Leistungselektronik (Inverter) 4 bzw. den E-Motor 5 und/oder weitere elektrische bzw. elektronische Lasten, wie durch die symbolische Leitung 5a parallel zum E-Motor 5 dargestellt ist. Ein übergeordnetes Automatisierungssystem kann Prüfzyklen vorgeben, wobei dem Batterieemulator 3 Werte für Ladezustand und Temperatur vorgegeben werden.
Der Batterieemulator 3 berechnet über ein entsprechendes Batteriemodell die aktuellen Spannungswerte am DC Ausgang 6 zur Leistungselektronik 4. Eine Steuereinheit 7 ist, vorzugsweise über CAN-Bus mit sowohl dem Batterieemulator 3 als auch der Leistungselektronik 4 verbunden.
Das Batteriemodell besteht im Allgemeinen aus einem elektrotechnischen Ersatzschaltbild mit entsprechenden Bauteilwerten und umfasst weiter vorzugsweise eine Ladezustandsberechnung sowie ein Modell zur Nachbildung von Temperatureinflüssen.
Das elektrotechnische Ersatzschaltbild im Rahmen des Batteriemodells definiert dabei das Verhalten der nachgebildeten Batterie in Abhängigkeit von der Last, d.h. der aktuellen Belastung durch die Inverter/E-Nlotor-Kombination 4, 5. Dieses Ersatzschaltbild kann eine unterschiedliche Anzahl von Bauelementen enthalten, im einfachsten Fall einen je nach Stromrichtung unterschiedlich großen Widerstand bzw. für komplexere Nachbildungen eine Reihe von RC-Netzwerken in Serie und ebenfalls in Serie mit wiederum einem je nach Stromrichtung unterschiedlich großen Widerstand. Dabei können prinzipiell auch die Bauteilwerte aller RC-Netzwerke typischerweise für unterschiedliche Stromrichtung unterschiedlich ausgelegt sein. Die Nachbildung kann dabei von Modellen einer Zelle bis hin zu Modellen für ganze Batterie-Module bzw. -Packs gehen. Über eine spezielle Auswahl der Bauteile im elektrotechnischen Ersatzschaltbild des Batteriemodells und der erwähnten entsprechenden Festlegung der Bauteilwerte, d.h. Parametrierung für jeweils positiven und negativen Stromfiuss, kann das unterschiedliche Verhal-16-03-2012
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Claims (5)

  1. Printed: 19-03-2012 E014.1 4 10 2012/50086 AV-3469 AT Patentansprüche: 1- Test- und Prüfstandssystem für zumindest teiielektrifizierte Kraftmaschinen, insbesondere für Hybrid- oder vollelektrifizierte Fahrzeuge, umfassend ein Testautomatisierungssystem (1) mit Messtechnik (2) und Schnittstellen, sowie einem Batterieemulator (3), der eine Leistungselektronik (4) bzw. einen Elektromotor (5) versorgt und über ein Batteriemodell die aktuellen Spannungswerte am DC Ausgang (6) zur Leistungselektronik (4) berechnet, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterieemulator (3) das unterschiedliche Lade- und Entladeverhalten realer Batterien nachbildet.
  2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodell durch ein elektrotechnisches Ersatzschaltbild definiert ist, dessen Bauteilen für den Lade- bzw. Entladevorgang unterschiedliche Werte zugewiesen sind.
  3. 3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodell für den Lade- bzw. Entladevorgang unterschiedlich parametriert ist bzw. zusätzliche Eigenschaften aufweist.
  4. 4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodell eine Ladezustandsberechnung und/oder ein Modell zur Nachbildung von Temperatureinflüssen enthält.
  5. 5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein übergeordnetes Automatisierungssystem Prüfzyklen vorgibt, wobei dem Batterieemulator (3) Werte für Ladezustand und Temperatur vorgegeben werden.
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