Batteriesimulationssoftware für EIS-Tests — BatterySim Studio
BatterySim Studio ist Impedymes führende Batteriesimulationssoftware für Ingenieure, die Lithium-Ionen-Zellen, -Module und -Packs für Elektrofahrzeuge, stationäre Energiespeicher und Hochleistungs-Leistungselektronik entwerfen, validieren und zertifizieren. Es ist eine Batteriesimulationssoftware-Plattform, die Echtzeit-Hardware-in-the-Loop-(HIL-) und Power-Hardware-in-the-Loop (Power-HIL)-Emulation mit integrierter Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS), automatisiertem Ersatzschaltbildmodell-Fitting (ECM) und Echtzeit-Fehlerdiagnose in einer einzigen Anwendung kombiniert. Aufbauend auf Impedymes FPGA-basierter CHP-Plattform (Combined HIL and Power) und der Power HIL Studio-Umgebung ersetzt BatterySim Studio eine fragmentierte Toolchain – ein Werkzeug für die Zellmodellierung, ein weiteres für die Impedanzmessung, ein weiteres für BMS-Tests – durch einen einzigen MATLAB/Simulink-nativen Batteriesimulationssoftware-Arbeitsbereich, der von der Knopfzellen-Untersuchung auf dem Prüftisch bis zur Megawatt-Traktionsbatterie skaliert.
Was ist die BatterySim Studio-Batteriesimulationssoftware?
BatterySim Studio ist eine Windows-basierte Batteriesimulationssoftware- und Batterieemulationsanwendung, die auf Impedymes Power HIL Studio und CHP-Hardware läuft. Als vollständige Batteriesimulationssoftware-Umgebung ermöglicht sie Ingenieuren, physikbasierte Echtzeitsimulationen von Lithium-Ionen-, LFP-, NMC-, NCA- und neuen Festkörper-Batteriechemien auf Zell-, Modul- und Pack-Ebene durchzuführen; hochpräzise EIS-Messungen über einen Frequenzbereich von unter 1 Hz bis 20 kHz mit automatischer Nyquist- und Bode-Darstellung vorzunehmen; Ersatzschaltbildmodelle automatisch anzupassen – Randles, Thévenin, Doppelpolarisation und RC-Netzwerke höherer Ordnung, einschließlich gebrochenrationaler ECMs mit Konstantphasenelementen und Warburg-Diffusion – mit SOC-, SOH- und temperaturabhängiger Parametrierung; eine reale Batterie gegenüber einem BMS, Wechselrichter, On-Board-Charger oder DC-DC-Wandler unter geschlossenen Leistungsregelbedingungen zu emulieren; und Fehler wie Zellungleichgewicht, Mikrokurzschlüsse, Sensorausfälle, Überspannung und Übertemperatur einzuspeisen, während die Reaktion des Prüflings in Echtzeit erfasst wird.
Die meisten Batteriesimulationssoftware-Lösungen besetzen eine einzige Nische: entweder physikbasierte Offline-Designsimulation oder einfache Netzteilsteuerung mit einem konzentrierten Zellmodell. BatterySim Studio ist stattdessen für die Validierungs- und Emulationsphase des Arbeitsablaufs konzipiert – es führt Charakterisierung, Modellierung, Emulation und Diagnose zusammen, sodass Ingenieure keine Daten mehr zwischen separaten Werkzeugen übertragen müssen.
Warum Batteriesimulationssoftware für EV, ESS und Leistungselektronik entscheidend ist
Schnellere Entwicklung
Ein digitaler Zwilling in der Batteriesimulationssoftware erledigt in Minuten, was an einem realen Pack Tage dauert.
Sichere Fehlerabdeckung
Batteriesimulationssoftware simuliert Kurzschlüsse und Missbrauchsfälle, ohne Zellen zu zerstören.
BMS-Validierung
Emulierte Packs testen die BMS-Firmware vor dem Silizium und erfüllen die Anforderungen der ISO 26262-Fehlerinjektion.
Geringeres Projektrisiko
Power-HIL testet Wechselrichter und Ladegeräte bei voller Leistung, ohne reale Batterien bereitstellen zu müssen.
Kernfunktionen der Batteriesimulationssoftware
Echtzeit-Batterieemulation
Diese Batteriesimulationssoftware führt ein Batteriemodell auf Impedymes FPGA-basierter CHP-Plattformaus, mit Schrittweiten von nur 90 ns. Ein CHP-Schrank liefert bis zu 50 kW Power-HIL und skaliert parallelgeschaltet auf 550 kVA/kW. Die virtuelle Batterie verbindet sich direkt mit einem BMS, Wechselrichter, Ladegerät oder Motorantrieb.
Steuerungs- und Schutzvalidierung
Ingenieure fahren die emulierte Batterie durch beliebige Lastzyklen und beobachten, wie das BMS auf Überspannung, Überstrom, Zellungleichgewicht und thermisches Durchgehen reagiert. Die Batteriesimulationssoftware führt skriptgesteuerte Fehlerkataloge erneut aus und erfasst bei jedem Test Pass/Fail-Signaturen.
Integrierte EIS-Prüfung und -Analyse
Diese Batteriesimulationssoftware führt EIS von unter 1 Hz bis 20 kHz mit Mikro-Ohm-Genauigkeit durch, unterstützt Vollpack-Messungen von über 1.000 V und nutzt Multisinus-Anregung, um innerhalb von Sekunden ein vollständiges Spektrum zu erfassen – Messung und Modell bleiben in einem einzigen Werkzeug.
Ersatzschaltbildmodell-Fitting (ECM)
Die Batteriesimulationssoftware passt automatisch ein ECM an – Rint, Thévenin, RC, Randles und gebrochenrationale Modelle –, parametriert nach SOC und Temperatur, bereit für Simulink oder einen BMS-Algorithmus, ohne manuelle Datenübertragung.
Diagnose und Fehlererkennung
Die integrierte Diagnose übersetzt Impedanzdaten in klare Gesundheitsindikatoren und erkennt Probleme wie ansteigenden Innenwiderstand, Kontaktverlust und Messinstabilität – mit Echtzeit-Pass/Fail-Rückmeldung.
Benutzerdefinierte Testprofile und Automatisierung
Benutzer können Spannungs-, Strom- und Frequenzdurchläufe sowie Schutzgrenzen definieren und das Testen anschließend über die MATLAB/Simulink-Integration automatisieren. Dies unterstützt Batch-Tests, SOC-basierte Durchläufe, automatisierte Protokollierung und Berichterstellung.
What Makes BatterySim Studio Stand Out as Battery Simulation Software?
1
Fusion of real‑time emulation and EIS
2
Automation and openness
3
Tight hardware integration
BatterySim Studio and Hardware-in-the-Loop Testing
BatterySim Studio operates within a Hardware-in-the-Loop (HIL) and Power-Hardware-in-the-Loop (PHIL) environment.
These testing environments connect real hardware devices (such as inverters, controllers, or BMS systems) to simulated battery models.
The result is a closed-loop testing system where engineers can evaluate:
- Battery behavior
- Power electronics interaction
- Control system performance
In conventional HIL, a simulated battery delivers signal-level sensor values to a BMS ECU. BatterySim Studio supports this out of the box. Where this battery simulation software goes further is Power-HIL: by routing the real-time model through a bidirectional regenerative converter, the emulated pack delivers real current and voltage to the device under test — letting engineers validate BMS logic alongside contactor, pre-charge, on-board charger, DC-DC converter, and motor-inverter behavior under production electrical conditions.
Applications and Use Cases
EV Battery Pack Validation
Energy Storage Systems
Academic and Industrial Research
Safety Testing
Battery Modeling Approaches BatterySim Studio Supports
Good battery simulation software should not lock engineers into a single model fidelity. BatterySim Studio works across the full modeling pyramid: empirical and lookup models for the fastest real-time loops; Equivalent Circuit Models — Thevenin, dual-polarization, n-th order RC, Randles, and fractional-order ECMs — fitted directly from EIS data; physics-based reduced-order models including the Single Particle Model and SPMe; Doyle-Fuller-Newman (DFN / P2D) models for offline parameterization, with reduced-order outputs deployed to the real-time engine; and coupled electro-thermal models so heat generation evolves consistently with the electrical state.
Frequently Asked Questions
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