用于 EIS 测试的电池仿真软件 — BatterySim Studio
BatterySim Studio 是 Impedyme 的旗舰 电池仿真软件 ，面向设计、验证和认证用于电动汽车、固定式储能和高性能电力电子的锂离子电芯、模组和电池包的工程师。它是一个电池仿真软件平台，将 实时硬件在环（HIL） 与 功率硬件在环（Power-HIL）仿真 与集成的 电化学阻抗谱（EIS）、自动化等效电路模型（ECM）拟合以及实时故障诊断结合在单一应用中。BatterySim Studio 基于 Impedyme 的 FPGA CHP（HIL 与功率相结合）平台 和 Power HIL Studio 环境构建，以单一的 MATLAB/Simulink 原生电池仿真软件工作区取代碎片化的工具链——一个工具用于电芯建模，另一个用于阻抗测量，再一个用于 BMS 测试——其规模可从台式纽扣电池研究扩展到兆瓦级牵引电池组。
什么是 BatterySim Studio 电池仿真软件？
BatterySim Studio 是一款基于 Windows 的电池仿真软件和电池仿真应用程序，运行于 Impedyme 的 Power HIL Studio 和 CHP 硬件。作为一个完整的电池仿真软件环境，它让工程师能够在电芯、模组和电池包层面运行基于物理的锂离子、LFP、NMC、NCA 及新兴固态电池化学体系的实时仿真；在低于 1 Hz 到 20 kHz 的频率范围内进行高保真 EIS 测量，并自动绘制奈奎斯特图和波特图；自动拟合等效电路模型——Randles、Thevenin、双极化和高阶 RC 网络，包括带恒相位元件和 Warburg 扩散的分数阶 ECM——并进行随 SOC、SOH 和温度变化的参数化；在闭环功率条件下向 BMS、逆变器、车载充电器或 DC-DC 变换器仿真真实电池；并注入诸如电芯不平衡、微短路、传感器故障、过压和过温等故障，同时实时捕获被测设备的响应。
大多数电池仿真软件只占据单一细分领域：要么是基于物理的离线设计仿真，要么是采用集总电芯模型的简单电源控制。BatterySim Studio 则专为工作流程中的验证和仿真阶段而设计——它将表征、建模、仿真和诊断整合在一起，使工程师不再需要在各个独立工具之间传输数据。
为什么电池仿真软件对电动汽车、储能系统和电力电子至关重要
加速开发
电池仿真软件中的数字孪生只需几分钟即可完成真实电池包需要数天才能完成的工作。
安全的故障覆盖
电池仿真软件可仿真短路和滥用工况，而不会损坏电芯。
BMS 验证
仿真电池包可在芯片量产前测试 BMS 固件，满足 ISO 26262 故障注入需求。
降低项目风险
Power-HIL 可在全功率下测试逆变器和充电器，无需准备真实电池。
电池仿真软件的核心功能
实时电池仿真
这款电池仿真软件在 Impedyme 基于 FPGA 的 CHP 平台上运行电池模型，步长低至 90 ns。 一个 CHP 机柜 可提供高达 50 kW 的 Power-HIL 功率，并联可扩展至 550 kVA/kW。虚拟电池直接连接到 BMS、逆变器、充电器或电机驱动。
控制与保护验证
工程师可让仿真电池运行任意工况循环，观察 BMS 如何应对过压、过流、电芯不平衡和热失控。电池仿真软件会重新运行脚本化的故障目录，并在每次测试中捕获通过/失败特征。
集成的 EIS 测试与分析
这款电池仿真软件以微欧姆精度执行从低于 1 Hz 到 20 kHz 的 EIS，支持 1,000 V 以上的整包测量，并采用多正弦激励在数秒内捕获完整频谱——将测量和模型保持在同一工具中。
等效电路模型（ECM）拟合
电池仿真软件自动拟合 ECM——Rint、Thevenin、RC、Randles 和分数阶模型——按 SOC 和温度进行参数化，可直接用于 Simulink 或 BMS 算法，无需手动传输数据。
诊断与故障检测
内置诊断功能将阻抗数据转化为清晰的健康指标，检测诸如内阻增大、接触丢失和测量不稳定等问题，并提供实时通过/失败反馈。
自定义测试配置文件与自动化
用户可以定义电压、电流、频率扫描和保护限值，然后通过 MATLAB/Simulink 集成实现测试自动化。这支持批量测试、基于 SOC 的扫描、自动记录和报告生成。
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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