Grâce aux modèles de simulation de batterie développés dans le logiciel MapleSim de l'américain Maplesoft pour le simulateur d’éléments de batterie BCS-LABCAR de l'allemand Etas (filiale du groupe Bosch), les concepteurs disposent désormais d'un simulateur de cellules de batterie utilisable en mode HIL ... (Hardware-in-the-Loop) et capable de répondre aux exigences les plus élevées en matière de test et de calibration de systèmes de gestion de batterie embarqués dans les véhicules. Les deux partenaires ont ici pour objectif de délivrer aux fournisseurs de systèmes de gestion de batterie (BMS, Battery Management System) un outil de test, de validation et de calibration qui puisse raccourcir les cycles de développement de prototypes.

Dans la pratique, les modèles fidèles de batterie sont coûteux en ressources de calcul et par conséquent difficiles à exécuter en temps réel. De plus, selon Etas et Maplesoft, le processus de paramétrage prend du temps et exige généralement une connaissance approfondie des éléments de batterie. Outre ces défis, le système matériel de test ne dispose pas, dans bien des cas, de la précision de signal, de la plage de courant nécessaire pour la compensation de charge, ou de la dynamique d’émulation des cellules pour reproduire exactement les résultats issus du modèle complet de batterie. La combinaison des modèles de Maplesoft et du matériel d'Etas vise à surmonter ces difficultés.

Pour ce faire, le simulateur d’éléments de batterie d’Etas (BCS-LABCAR), un système HIL, permet de simuler le comportement de packs et de cellules de batterie individuels dans un large éventail de conditions de fonctionnement (compensation de surcharge des cellules, décharge profonde ou fonctionnement impulsionnel par exemple). Le système peut simuler jusqu’à 200 cellules de batterie et contient en outre une cible de simulation temps réel qui assure l’intégration de modèles de batterie tiers, comme par exemple celui proposé dans MapleSim, ainsi que leur exécution en temps réel.

 

Dans ce cadre, le contrôleur BCS-LABCAR compense les amplitudes thermiques et ajuste la tension précise au niveau de la connexion du BMS avec une précision de +/-500 µV sur une plage de 0,01 à 8,01 V par cellule. Quant au modèle de batterie MapleSim, il peut être généré à partir de plusieurs configurations de chimie des éléments (technologies Li-Ion et variantes NiMH). Les composants de la bibliothèque modélisent alors les réactions électrochimiques au sein des éléments d'une batterie pour capter de très nombreux détails impossibles à obtenir dans d’autres modèles de batterie reposant en particulier sur une approche de circuit équivalent. Les effets dynamiques incluant la récupération de charge, le profil de tension et l’état de charge sont pris en compte.

Pour les études thermiques, le modèle calcule également l’énergie perdue pendant les cycles de charge/décharge pouvant être incorporée dans le reste du système. Une fois configuré dans MapleSim, le modèle cellule/pack/batterie peut alors être exporté en tant que code dans la plate-forme temps réel pour test HIL, et déployé à l’aide du standard FMI (Functional Mockup Interface – interface de maquette fonctionnelle) désormais pris en charge par la plate-forme LABCAR-RTPC d’Etas.