バッテリー管理システム (BMS)

Simulink を使用したバッテリー管理システムの開発

リチウムイオン電池パックは、信頼できる高エネルギー密度かつ軽量な電源を必要とする、航空機、電気自動車、ポータブル機器、およびその他の装置などで主要なエネルギー貯蔵システムとなっています。バッテリー管理システム (BMS) により、さまざまな充放電および環境条件での安全な動作、性能、バッテリー寿命が左右されます。BMS を設計するときには、エンジニアは次を行うフィードバックおよび監視制御を開発します。

  • セルの電圧および温度の監視
  • 充電状態および劣化状態の推定
  • 熱および過充電保護のための電力入力および出力の制限
  • 充電プロファイルの制御
  • 個別セルの充電状態をバランス制御
  • 必要なときに負荷から電池パックを隔離

Simulink® でのモデル化とシミュレーションにより、シングルセル等価回路の定式化とパラメータ化、電気回路設計、自動コード生成、および確認と検証などの BMS 開発が可能になります。Simulink によって、エンジニアは次のようにバッテリー管理システムを設計してシミュレーションすることができます。

  • トポロジが実際のシステムを反映していて、セル数によりスケールする電気ネットワークを用いた電池パックのモデル化
  • セルの化学的性質を正確に表現する、等価回路要素をパラメータ化
  • パックとコントローラーを接続するパワー エレクトロニクス回路の設計
  • 監視と故障検出ロジックのための閉ループ制御アルゴリズムの開発
  • 充電状態とオンラインでの劣化状態推定を行うための、状態オブザーバーの設計

Simulink を使用してエンジニアは、ハードウェアでのテスト実施前に、バッテリー管理システムをさまざま運用および故障条件で実行することができます。Simulink モデルから C コードを生成して、システムまたはマイクロコントローラのラピッド プロトタイピングのため、制御アルゴリズムを展開することができます。Simulink はバッテリーおよび電気コンポーネントモデルからコードを生成するので、ハードウェアインザループ (HIL) テストのリアルタイム シミュレーションにより、ハードウェア実装の前に BMS の検証が可能です。

Simulink を使用したバッテリー管理システムの開発

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