data logger yang dapat beroperasi dengan sistem simulasi HIL berkat keluaran data real-time berkecepatan tinggi
Sistem simulasi hardware-in-the-loop (HIL) digunakan selama tahap verifikasi pengembangan kendaraan listrik (EV). Proses verifikasi lanjutan pada paket baterai menggabungkan baterai sebenarnya dengan teknologi simulasi. Pengujian ini dilakukan dalam situasi seperti memverifikasi/memantau sel individual dalam paket baterai tanpa sistem manajemen baterai (BMS) atau memverifikasi kontrol pengisian/pengosongan saat melakukan simulasi lingkungan berkendara EV. Pengaturan verifikasi tersebut memerlukan data pengukuran yang menentukan tegangan dan suhu sel individual untuk dikirim secara real time ke sistem simulasi.
Artikel ini memperkenalkan contoh pengaturan di mana data logger digunakan untuk mengukur tegangan dan suhu masing-masing sel baterai dan mengirimkan data yang diperoleh ke sistem simulasi HIL.
Performa pencatat data diperlukan untuk jenis pengukuran ini
Untuk menilai variasi voltase pada tingkat detail yang sesuai saat sel baterai sedang diisi atau dikosongkan, instrumen harus dikontrol dan data diambil dalam siklus orde milidetik yang singkat. Dalam simulasi kontrol menggunakan sistem HIL, yang memerlukan umpan data waktu nyata, alat ukur yang digunakan harus mampu mentransfer data pengukuran sel dalam jumlah besar ke sistem dengan kecepatan tinggi. Oleh karena itu, data logger harus memiliki tingkat kinerja yang memungkinkannya mengeluarkan data untuk sejumlah besar channel yang diukur melalui pengambilan sampel berkecepatan tinggi dengan latensi rendah. Selain itu, saat mengukur baterai bertegangan tinggi, instrumen harus memberikan kinerja isolasi yang memadai sehingga pengujian dapat dilakukan dengan aman.
Pencatat data yang digunakan untuk jenis pengukuran ini harus menghasilkan tiga jenis performa berikut:
· Kemampuan untuk mengeluarkan data yang diukur melalui pengambilan sampel berkecepatan tinggi secara real time
· Kinerja isolasi tingkat tinggi
· channel yang cukup untuk mengukur baterai tegangan tinggi
data logger yang optimal untuk berinteraksi dengan sistem simulasi HIL
Data Logger LR8102 Hioki sangat ideal untuk digunakan dalam simulasi kontrol yang melibatkan pengisian dan pengosongan baterai sebenarnya. Sistem pengukuran yang dijelaskan dalam catatan aplikasi ini menggabungkan logger LR8102 dengan Modul Tegangan/Suhu M7100. Sistem mengukur tegangan atau suhu di setiap sel baterai dan mengeluarkan data terukur ke sistem simulasi waktu nyata dengan kecepatan tinggi. (Kecepatan pengambilan sampel dibatasi oleh parameter yang diukur dan jumlah channel yang digunakan per modul.)
Pencatat Data LR8102
· Hubungkan hingga 10 modul pengukuran ke 1 logger
· Sinkronisasi hingga 10 data logger
· Transfer data berkecepatan tinggi (UDP)
Modul Tegangan/Suhu M7100
Masukan: 15 ch (tegangan/suhu)
Performa isolasi antar channel: 300 V DC
Kinerja isolasi antara terminal dan bumi: 1500 V DC, 1000 V AC (CAT II)
Performa isolasi antar modul: 1500 V DC, 1000 V AC
Kecepatan pengambilan sampel (interval penyegaran data)
5 mdtk* (bila menggunakan 1 ch hingga 8 ch), 10 mdtk hingga 10 dtk (bila menggunakan 9 ch hingga 15 ch)
Ada tiga alasan mengapa Data Logger LR8102 dan Modul Tegangan/Suhu M7100 ideal untuk interoperasi dengan sistem simulasi HIL.
1. Output data waktu nyata berjalan seiring dengan pengambilan sampel kecepatan tinggi: UDP & 5 ms
LR8102 dapat mengeluarkan data untuk sejumlah besar sel secara real-time setelah setiap siklus pengambilan sampel berkat penggunaan User Datagram Protocol (UDP).
Waktu pengukuran dan keluaran data data logger yang khas
Biasanya, perintah komunikasi digunakan untuk mentransfer data yang diperoleh oleh pencatat data ke sistem hulu. Diperlukan waktu puluhan hingga ratusan milidetik untuk memperoleh setiap titik data. Kecepatan transfer data ke sistem tidak selalu secepat kecepatan pengukuran yang sebenarnya (urutan milidetik). Gambar 1 mengilustrasikan pengukuran dan waktu keluaran data untuk data logger. Meskipun nilai tegangan melebihi ambang batas pada t7, data tersebut tidak dapat diperoleh hingga t9. Selain itu, agar sistem hulu dapat memperoleh data pengukuran orde milidetik tanpa kehilangan titik data, beberapa titik data harus diperoleh sekaligus. Namun, sistem simulasi HIL, yang mengakuisisi data secara real time dan memberikan umpan balik dalam bentuk hasil perhitungan, hanya dapat menggunakan data terbaru, meskipun mereka mengakuisisi blok data yang berisi beberapa titik data.
Gambar 1
Output data berkecepatan tinggi dan real-time menggunakan Hioki Data Logger LR8102
Data Logger LR8102 dapat mengeluarkan data pengukuran secara real-time pada setiap siklus pengambilan sampel menggunakan UDP. Data yang diukur oleh setiap modul dikumpulkan oleh data logger, yang terhubung ke modul-modulnya melalui arsitektur komunikasi diferensial berkecepatan tinggi yang baru dirancang. Data ditransfer dari pencatat data sekunder ke data logger primer melalui komunikasi berkecepatan tinggi melalui koneksi serat optik. Semua data pengukuran dikumpulkan oleh data logger primer dalam waktu 5 ms. Data yang dikumpulkan kemudian dikeluarkan dari port LAN instrumen oleh OS real-time. Akuisisi data pengukuran dengan latensi rendah dicapai dengan memanfaatkan arsitektur perangkat keras dengan bandwidth yang memadai dan kemampuan pemrosesan waktu nyata untuk menangani tugas-tugas mulai dari pengukuran hingga keluaran. Dengan mengeluarkan data dari data logger ke sistem dengan kecepatan tinggi dalam waktu nyata menggunakan UDP, data yang diukur dapat diumpankan ke loop kontrol sistem simulasi HIL.
Grafik yang ditunjukkan pada Gambar 2 menyajikan hasil uji verifikasi siklus komunikasi keluaran UPD LR8102. Dalam pengujian, data pengukuran dikeluarkan melalui UPD setiap 5 ms, dan penundaan diamati. Hasilnya sangat stabil, menunjukkan siklus komunikasi 5 ms ±600 μs, bahkan ketika plot diulang lebih dari 140.000 kali. Berkat stabilitas siklus ini yang tinggi, sistem simulasi dapat memperoleh data pengukuran yang stabil, bahkan ketika dikeluarkan dengan kecepatan tinggi. (Grafik menggambarkan hasil penerimaan 1 paket melalui hub switching.)
Gambar 2. Siklus komunikasi keluaran UPD LR8102
2. Kinerja isolasi tinggi: 1500 V DC CAT II
Performa insulasi yang tinggi sangat penting untuk mengukur voltase sel dalam paket baterai bertegangan tinggi dengan aman. Misalnya, untuk mengukur tegangan sel dalam baterai dengan tegangan total 800 V, Anda memerlukan instrumen dengan tegangan modul-ke-modul 800 V dan tegangan terminal-ke-bumi sebesar 800 V. Terima kasih Dengan kinerja insulasi CAT II 1500 V DC yang sesuai dengan standar keselamatan EN IEC 61010, Modul Tegangan/Suhu M7100 dapat mengukur sistem tegangan tinggi dengan aman.
3. channel yang cukup untuk mengukur baterai tegangan tinggi: 800 channel (pada pengambilan sampel 5 ms)
Mengukur tegangan dan suhu sel dalam paket baterai tegangan tinggi berarti mengukur sejumlah besar channel. Misalnya, jika menggunakan tegangan sel 4 V, maka dibutuhkan total 200 sel untuk membuat baterai dengan tegangan total 800 V. Untuk mengukur tegangan dan suhu semua sel dalam baterai tersebut, Anda perlu membutuhkan instrumen dengan 400 channel. Dalam pengembangan kendaraan listrik, baterai dengan tegangan lebih dari 1000 V sedang dibuat prototipe sebagai bagian dari pengujian, dan kemungkinan besar instrumen tersebut perlu memiliki lebih banyak channel di masa depan.
Data Logger LR8102 dapat dikombinasikan dengan modul pengukuran untuk memperluas jumlah channel input secara bebas. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, 10 data logger LR8102, masing-masing terhubung ke 10 modul M7100, dapat dihubungkan dengan kabel koneksi optik untuk menciptakan sistem yang dapat mencapai pengambilan sampel tersinkronisasi hingga 800 channel pada kecepatan pengambilan sampel 5 ms. Data yang diukur oleh modul M7100 dikumpulkan oleh LR8102 yang terhubung dengannya, dan semua data dikumpulkan oleh logger utama dalam waktu 5 ms. Data gabungan kemudian dikeluarkan dari port LAN2 logger utama, yang digunakan secara eksklusif untuk keluaran data, dengan kecepatan tinggi dan dalam waktu nyata.
Catatan: Kecepatan pengambilan sampel 5 ms didukung ketika satu M7100 menggunakan tidak lebih dari 8 channel, yang semuanya digunakan dengan rentang voltase. Pengukuran suhu didukung mulai dari kecepatan pengambilan sampel 10 ms.
Gambar 3
Sistem contoh
Bagian ini memperkenalkan contoh sistem untuk menggunakan jumlah maksimum Data Logger LR8102 dan Modul Tegangan/Temp M7100. Hingga 10 Data Logger LR8102 dapat disinkronkan. Sistem yang menggunakan hingga 100 modul M7100 dapat dibuat dengan menghubungkan 10 modul M7100 ke setiap LR8102. Parameter yang diukur dengan modul M7100 dapat dicampur dan dicocokkan sesuai keinginan. Dalam contoh ini, 70 dari 100 modul M7100 digunakan untuk pengukuran tegangan, sedangkan 30 modul sisanya digunakan untuk pengukuran suhu.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, 10 Data Logger LR8102 dihubungkan dengan kabel koneksi optik untuk memungkinkan pengambilan sampel yang tersinkronisasi. Setiap LR8102 terhubung ke 10 Modul Tegangan/Suhu M7100. Sistem pengukuran ini dapat mengukur tegangan (560 channel pada pengambilan sampel 5 ms) dan suhu (450 channel pada pengambilan sampel 10 ms) sekaligus. Semua data dikumpulkan oleh logger utama dalam waktu 5 ms dan dikeluarkan dengan kecepatan tinggi dan secara real-time dari port LAN2-nya, yang digunakan secara eksklusif untuk keluaran data. Dengan cara ini, Data Logger LR8102 dan modul pengukuran dapat digabungkan untuk menciptakan sistem pengukuran multichannel yang dapat berinteroperasi dengan sistem simulasi HIL dalam pengujian pengisian/pengosongan sistem baterai skala besar 1500 V.
Catatan: Kecepatan pengambilan sampel 5 ms didukung ketika satu M7100 menggunakan tidak lebih dari 8 channel, yang semuanya digunakan dengan rentang voltase. Pengukuran suhu didukung mulai dari kecepatan pengambilan sampel 10 ms.
Gambar 4
Ringkasan
Saat menyematkan data logger dalam sistem simulasi kontrol yang menuntut kinerja waktu nyata, seperti sistem HIL, kecepatan pengambilan sampel dan kecepatan keluaran data merupakan pertimbangan yang sangat penting. Selain itu, instrumen apa pun yang digunakan untuk mengukur paket baterai bertegangan tinggi harus mampu melakukan pengukuran multichannel sekaligus memberikan kinerja isolasi yang tinggi. Sebuah sistem yang menggabungkan modul pengukuran Data Logger LR8102 dan M7100 Hioki dapat memperoleh data dengan aman dan akurat pada kecepatan pengambilan sampel maksimum 5 ms dan mengeluarkan data tersebut dalam keluaran waktu nyata. Pengaturan seperti itu mendukung kelancaran interoperasi dengan sistem simulasi HIL dan berjanji untuk berkontribusi pada pengembangan EV. DVD yang disertakan dengan produk dilengkapi dengan contoh program untuk sistem penerimaan data. Program contoh ini dapat digunakan untuk menerima nilai terukur LR8102 menggunakan UDP, mengubah format keluaran menjadi properti fisik, dan menyimpan hasilnya dalam file, sehingga Anda dapat segera mencoba sendiri pengoperasian UDP.
Silakan kunjungi situs web Hioki's untuk informasi lebih lanjut tentang produk ini.
Permintaan unit demonstrasi dan pertanyaan mengenai pengukuran dapat ditujukan kepada perwakilan Hioki terdekat Anda melalui formulir kontak kami.
