LABCAR-MODEL-FC

Für automotive Anwendungen werden Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (Polymer-Elektrolyt-Membran-Fuel-Cell, PEM-FC) aufgrund ihrer guten Eigenschaften in Bezug auf Schnellstart, Hochleistungsdichte und Dynamik bevorzugt. Um Kunden in diesem vielversprechenden Innovationsfeld zu unterstützen, bietet ETAS das Simulationsmodell für ein Brennstoffzellensystem für HiL-Tests LABCAR-MODEL-FC an.

Test von Steuergeräten für Brennstoffzellensystemen

Das LABCAR-MODEL-Portfolio umfasst Simulationsmodelle von Verbrennungsmotor, Lithium-Ionen-Batterie für den Fahrzeugantrieb, Elektromotor, Brennstoffzelle, Fahrdynamik sowie Fahrzeug, Fahrer und Umgebung

ETAS LABCAR-MODEL-FC beschreibt das Verhalten von Brennstoffzellensystemen. Von der Elektrochemie des PEM-FC-Stacks bis zur Reaktanten- und Kühlmittelversorgung wird das vollständige System abgebildet - elektronische Steuergeräte von Brennstoffzellensystemen lassen sich dadurch zuverlässig testen und kalibrieren.

Im Detail bildet LABCAR-MODEL-FC Stack, Wasserstoffversorgung, Luftversorgung sowie die Kühlmittelversorgung ab. Basis ist die genaue Darstellung der physikalischen Prozesse, die auf komplexen Berechnungen der Zellreaktionen und der Interaktion zwischen Stack und Peripherie aufbaut. Die Komplexität eines modernen Brennstoffzellen-Stacks, erfordert dabei eine eindimensionale (1D) ortaufgelöste Simulation des Stacks. Um den aktuellen und zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden, ist mit dem Simulationsmodell für ein Brennstoffzellensystem für HiL-basierte Kalibrierung (LABCAR-MODEL-FCCAL) eine zusätzliche Erweiterung auf ein zweidimensionales (2D) Stack-Modell möglich. Das PC-basierte Simulationstarget LABCAR-RTPC bietet die notwendige Leistung für die Simulation in Echtzeit.

Das Simulationsmodell LABCAR-MODEL-FC erlaubt es Brennstoffzellen-Steuergeräte frühzeitig am Hardware-in-the-Loop-Prüfstand zu erproben und zu optimieren.

Durch die Verlagerung von kostenintensiven Tests oder sicherheitsrelevanten Anwendungen an den Hardware-in-the-Loop-Prüfständen ergibt sich ein direkter Kundenvorteil im Entwicklungsprozess. Praxisnahe Beispiele beschreiben die Kaltstartkonditionierung des PEM-FC Stacks oder die kritische Handhabung von Wasserstoff.

Vorteile der ETAS-Simulationsmodelle

Die ETAS Brennstoffzellen-Modelle umfassen eine Simulink®-Komponentenbibliothek und verschiedene Zellmodelle für die Simulation von Stack und Peripherie. Die Echtzeitfähigkeit der Modelle ermöglicht die Integration auf ein ETAS HiL-System zum Test von Brennstoffzellen-Steuergeräten und erlaubt sowohl sicherheitsrelevante Fehlersimulation als auch Erstbedatung von Steuergerätesoftware. Die Berücksichtigung relevanter physikalischer Phänomene ermöglicht den Test von Basissoftware bis zu fortgeschrittenen Regel-, Betriebs-, und Diagnosefunktionen. Das Portfolio der ETAS Simulationsmodelle bietet alles für die HiL-Simulation aus einer Hand an: Hardware, Software und Simulationsmodelle.

Anwendungsbereiche

Durch den Fokus auf spezifische Anforderungen aus dem Automobilbereich können eine Vielzahl von typischen Closed-Loop-Steuergerätetests durchgeführt werden:

  • Test typischer Steuergeräte-Funktionen für die Wasserstoffversorgung
    Inertgasschätzung, Purgestrategien, Gas-Injektor-Regelung
  • Test typischer Steuergeräte-Funktionen für die Sauerstoffversorgung
    Kompressor-Regelung, Wasser-Rezirkulation
  • Test typischer Steuergeräte-Funktionen für das Kühlmittelsystem
    Kühlstrategie, Pumpenregelung, Radiatoransteuerung
  • Test typischer Steuergeräte-Funktionen für Diagnose und Betriebsführung
    Leckage-Erkennung, Kaltstart, Druckkoordination, Notabschaltung
  • Auslegung und Kalibrierung zur Betriebsoptimierung
    Wassermanagement, Sollwertplanung

Vorteile

  • LABCAR-MODEL-FC ermöglicht den Test von Basissoftware bis hinzu fortgeschrittenen Regel-, Betriebs-, und Diagnosefunktionen von Brennstoffzellen-Steuergeräten
  • Die Erweiterung LABCAR-MODEL-FCCAL bietet ein 2-D-Stack-Modell für die hochaufgelöste Abbildung von Zellspannung, Membranzustand oder Akkumulation von Wasser in Echtzeit, um den aktuellen und zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden.
  • Integrierbar in LABCAR-MODEL-VVTB (Simulationsmodell eines virtuellen Fahrzeugprüfstandes für HiL-Tests)
  • ETAS bietet Hardware, Software und Modelle sowie Engineering Dienstleistungen für kundenspezifische Anpassung und Consulting durch Experten aus einer Hand an.