Equivalent Circuit Battery

Батарея схемы конденсатора резистора (RC)

Библиотека:
Powertrain Blockset / Аккумулирование энергии и Вспомогательный Диск / Сетевая Батарея

Описание

Блок Equivalent Circuit Battery реализует батарею схемы конденсатора резистора (RC), что можно параметрировать моделирование эквивалентной схемы (ECM) использования. Чтобы симулировать состояние заряда (SOC) и терминальное напряжение, использование блока загружает текущую и внутреннюю базовую температуру.

Блок Equivalent Circuit Battery вычисляет объединенное напряжение сетевой батареи с помощью интерполяционных таблиц параметра. Таблицы являются функциями температуры батареи и SOC. Можно использовать блок Estimation Equivalent Circuit Battery, чтобы помочь создавать интерполяционные таблицы.

А именно, блок Equivalent Circuit Battery реализует эти параметры как интерполяционные таблицы, которые являются функциями температуры батареи и SOC:

Серийное сопротивление, _Ro = ƒ (SOC, T)
Напряжение разомкнутой цепи батареи, _Em = ƒ (SOC, T)
Емкость батареи, _Cbatt = ƒ (T)
Сетевое сопротивление, _Rn = ƒ (SOC, T)
Сетевая емкость, _Cn = ƒ (SOC, T)

Чтобы вычислить объединенное напряжение сети батареи, блок использует эти уравнения.

$\begin{array}{l} V_{T} = E_{m} - I_{b a t t} R_{o} - \sum_{1}^{n} V_{n} \\ V_{n} = \int_{0}^{t} [\frac{I_{b a t t}}{C_{n}} - \frac{V_{n}}{R_{n} C_{n}}] d t \\ S O C = \frac{- 1}{C_{b a t t}} \int_{0}^{t} I_{b a t t} d t \\ I_{b a t t} = \frac{I_{i n}}{N_{p}} \\ V_{o u t} = N_{s} V_{T} \\ P_{B a t t L o s s} = I_{b a t t}^{2} R_{0} + \sum_{1}^{n} \frac{V_{n}^{2}}{R_{n}} \\ L d_{A m p H r} = \int_{0}^{t} I_{b a t t} d t \end{array}$

Положительный ток указывает на выброс батареи. Отрицательный ток указывает на заряд батареи.

Учет степени

Для учета степени блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины Описание Уравнения

Сигнал шины	Описание	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` — Степень передается между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают, вытекают из блока	`PwrLdBatt`	Степень сети Battery	$\begin{array}{l} V_{b a t t} = V_{o u t} ИЛИ \frac{V_{o u t}}{τ s + 1} \\ P_{b a t t} = - V_{b a t t} I_{b a t t} \\ P_{L d B a t t} = - P_{b a t t} \end{array}$
`PwrNotTrnsfrd` — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	`PwrLossBatt`	Потери мощности сети Battery	$P_{L o s s B a t t} = - (I_{b a t t}^{2} R_{0} + \sum_{1}^{n} \frac{V_{n}^{2}}{R_{n}})$
`PwrStored` — Сохраненный тариф на энергоносители изменения Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на уменьшение	`PwrStoredBatt`	Степень сети Battery сохранена	$P_{S t o r e d B a t t} = P_{B a t t} + P_{L o s s B a t t}$

PwrInfo

PwrTrnsfrd — Степень передается между блоками

Положительные сигналы указывают на поток в блок
Отрицательные сигналы указывают, вытекают из блока

PwrLdBatt

Степень сети Battery

$\begin{array}{l} V_{b a t t} = V_{o u t} ИЛИ \frac{V_{o u t}}{τ s + 1} \\ P_{b a t t} = - V_{b a t t} I_{b a t t} \\ P_{L d B a t t} = - P_{b a t t} \end{array}$

PwrNotTrnsfrd — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный

Положительные сигналы указывают на вход
Отрицательные сигналы указывают на потерю

PwrLossBatt

Потери мощности сети Battery

$P_{L o s s B a t t} = - (I_{b a t t}^{2} R_{0} + \sum_{1}^{n} \frac{V_{n}^{2}}{R_{n}})$

PwrStored — Сохраненный тариф на энергоносители изменения

Положительные сигналы указывают на увеличение
Отрицательные сигналы указывают на уменьшение

PwrStoredBatt

Степень сети Battery сохранена

$P_{S t o r e d B a t t} = P_{B a t t} + P_{L o s s B a t t}$

Уравнения используют эти переменные.

SOC	Состояние заряда
_Em	Напряжение разомкнутой цепи батареи
_Ibatt	На текущую батарею модуля
_Iin	Объединенное текущее течение из сети батареи
_Ro	Серийное сопротивление
_Np	Ветви параллели номера
_Np	Количество пар RC последовательно
_Vout, _VT	Объединенное напряжение сети батареи
_Vn	Напряжение для `n`- пара RC th
_Rn	Сопротивление для `n`- пара RC th
_Cn	Емкость для `n`- пара RC th
_Cbatt	Емкость батареи
_Pbatt	Питание от батареи
_PLossBatt	Отрицательный из потерь мощности сети батареи
_PBattLoss	Потери мощности сети Battery
_PStoredBatt	Степень сети Battery сохранена
_PLdBatt	Степень сети Battery
T	Температура батареи

Порты

Входные параметры

развернуть все

`CapInit` — Емкость батареи
`scalar`

Расчетная емкость батареи при номинальной температуре, _Capbatt, в А-ч.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите External Input для параметра Initial battery capacity.

`BattCurr` — Текущая сеть Battery
`scalar`

Объединенное текущее течение из сети батареи, _Iin, в A.

`BattTemp` — Температура батареи
`scalar`

Температура батареи, T, в K.

Вывод

развернуть все

`Info` — Сигнал шины
шина

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блока.

Сигнал			Описание	Переменная	Модули
`BattCurr`			Объединенное текущее течение из сети батареи	_Ibatt	A
`BattAmpHr`			Энергия батареи	_LdAmpHr	A*h
`BattSoc`			Способность состояния заряда	SOC	Нет данных
`BattVolt`			Объединенное напряжение сети батареи	_Vout	V
`BattPwr`			Питание от батареи	_Pbatt	W
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrLdBatt`	Степень сети Battery	_PLdBatt	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrLossBatt`	Потери мощности сети Battery	_PLossBatt	W
	`PwrStored`	`PwrStoredBatt`	Степень сети Battery сохранена	_PStoredBatt	W

`BattVolt` — Выходное напряжение батареи
`scalar`

Объединенное напряжение сети батареи, _Vout, в V.

Параметры

развернуть все

Блокируйте опции

`Initial battery capacity` — Введите или параметр
`Parameter` (значение по умолчанию) | `External Input`

Начальная емкость батареи, _Capbatt, в А-ч.

Зависимости

Параметры блоков опция Initial battery capacity	Создает
`External Input`	Input port `CapInit`
`Parameter`	Параметр Initial battery capacity, BattCapInit

`Output battery voltage` — Неотфильтрованный или фильтруют
`Unfiltered` (значение по умолчанию) | `Filtered`

Выберите Filtered чтобы применить фильтр первого порядка к выходу разбивают напряжение.

Зависимости

Установка параметра Output battery voltage на Filtered создает эти параметры:

Output battery voltage time constant, Tc
Output battery voltage initial value, Vinit

Базовая батарея

`Number of series RC pairs` — Пары RC
1 (значение по умолчанию) | `2`| 3 | 4 | 5

Количество пар серии RC. Для лития, обычно 1 или 2.

`Open circuit voltage Em table data, Em` — Таблица Voltage
[3.5042 3.5136; 3.5573 3.5646; 3.6009 3.6153; 3.6393 3.6565; 3.6742 3.6889; 3.7121 3.7214; 3.7937 3.8078; 3.8753 3.8945; 3.97 3.9859; 4.0764 4.0821; 4.1924 4.193] (значение по умолчанию) | `array`

Таблица напряжения разомкнутой цепи, _Em, в V. Функция SOC и температуры батареи.

`Series resistance table data, R0` — Сопротивление
`array`

Серийная таблица сопротивления, _Ro, в Омах. Функция SOC и температуры батареи.

`State of charge breakpoints, SOC_BP` — Точки останова SOC
[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1] (значение по умолчанию) | `vector`

Точки останова состояния заряда (SOC), безразмерные.

`Temperature breakpoints, Temperature_BP` — Батарея
[293.15 313.15] (значение по умолчанию) | `vector`

Точки останова температуры батареи, K.

`Battery capacity table, BattCap` — Способность
[28 28] (значение по умолчанию) | `array`

Емкость батареи, _Cbatt, в А-ч. Функция температуры батареи.

`Initial battery capacity, BattCapInit` — Способность
28 (значение по умолчанию) | `scalar`

Начальная емкость батареи, _Capbatt, в А-ч.

Зависимости

Параметры блоков опция Initial battery capacity	Создает
`External Input`	Input port `CapInit`
`Parameter`	Параметр Initial battery capacity, BattCapInit

`Initial capacitor voltage, InitialCapVoltage` — Напряжение
0 (значение по умолчанию) | `array`

Начальное конденсаторное напряжение, в V. Размерность вектора должна равняться the Number of series RC pairs.

`Output battery voltage time constant, Tc` — Отфильтруйте постоянную времени
1/1000 (значение по умолчанию) | `scalar`

Выведите постоянную времени напряжения батареи, _Tc, в s. Используемый в фильтре напряжения первого порядка.

Зависимости

Установка параметра Output battery voltage на Filtered создает эти параметры:

Output battery voltage time constant, Tc
Output battery voltage initial value, Vinit

`Output battery voltage initial value, Vinit` — Отфильтруйте начальное напряжение
4.193 (значение по умолчанию) | `scalar`

Выведите начальное значение напряжения батареи, _Vinit, в V. Используемый в фильтре напряжения первого порядка.

Зависимости

Установка параметра Output battery voltage на Filtered создает эти параметры:

Output battery voltage time constant, Tc
Output battery voltage initial value, Vinit

R и табличные данные C

`Сетевые табличные данные о сопротивлении, Rn` — Интерполяционная таблица
[0.010342 0.0012244; 0.0067316 0.0011396; 0.0051156 0.0012661; 0.0043447 0.0012265; 0.0038826 0.0011163; 0.0034226 0.0009968; 0.003346 0.0011458; 0.0033222 0.001345; 0.0033201 0.0013091; 0.0032886 0.0010986; 0.0028114 0.0010309] (значение по умолчанию) | `array`

Сетевые табличные данные о сопротивлении для n- пара RC th, в Омах, как функция SOC и температуры батареи.

`Сетевые табличные данные о емкости, Cn` — Интерполяционная таблица
[2287.7 11897; 6122 24515; 18460 42098; 20975 44453; 15254 33098; 10440 24492; 13903 32975; 16694 40007; 15784 35937; 12165 26430; 9118 24795] (значение по умолчанию) | `array`

Сетевые табличные данные о емкости для n- пара RC th, в F, как функция SOC и температуры батареи.

Пределы ячейки

`Upper integrator voltage limit, Vu` — Максимум
`-Inf` (значение по умолчанию) | `scalar`

Верхний предел напряжения, в V.

`Lower integrator voltage limit, Vl` — Минимум
`-Inf` (значение по умолчанию) | `scalar`

Более низкий предел напряжения, в V.

Примеры модели

Пример готовых узлов EV

Симулируйте модель EV с моторным генератором, батареей, передачей прямого привода и сопоставленными алгоритмами управления трансмиссии. Используйте для анализа соответствия трансмиссии и выбора компонента, управления и диагностического проекта алгоритма и оборудования в цикле (HIL) тестирование.

Ссылки

[1] Ахмед, R., Й. Гаццарри, Р. Джеки, С. Онори, С. Хэбиби, и др. "Основанная на модели Идентификация Параметра Здоровых и В возрасте литий-ионных аккумуляторов для Приложений Электромобиля". Международный журнал SAE Альтернативных Трансмиссий. doi:10.4271/2015-01-0252, 4 (2):2015.

[2] Gazzarri, J., Н. Шривэстэва, Р. Джеки и К. Боргезэни. "Моделирование Блока батарей, Симуляция и Развертывание на Многоядерной системе реального времени". Международный журнал SAE Космоса. doi:10.4271/2014-01-2217, 7 (2):2014.

[3] Huria, T., М. Серэоло, Й. Гаццарри и Р. Джеки. "Высокое качество электрическая модель с тепловой зависимостью для характеристики и симуляции мощных литиевых элементов батареи". Конференция IEEE^® International Electric Vehicle. Март 2012, стр 1–8.

[4] Huria, T., М. Серэоло, Й. Гаццарри и Р. Джеки. "Упрощенный Расширенный Наблюдатель Фильтра Калмана для Оценки SOC Коммерческих Ориентированных на степень Элементов батареи Lithium LFP". Технический документ 2013-01-1544 SAE. doi:10.4271/2013-01-1544, 2013.

[5] Джеки, R. "Простой, Эффективный Свинцово-кислотный Процесс Моделирования Батареи для Выбора Компонента Электрической системы". Технический документ 2007-01-0778 SAE. doi:10.4271/2007-01-0778, 2007.

[6] Джеки, R., Г. Плетт и М. Клейн. "Параметризация Имитационной модели Батареи Используя Числовые Методы Оптимизации". Технический документ 2009-01-1381 SAE. doi:10.4271/2009-01-1381, 2009.

[7] Джеки, R. M. Сагино, Т. Хурия, М. Серэоло, П. Сэнгви и Й. Гаццарри. "Оценка Параметра модели батареи Используя Многоуровневый Метод: Пример Используя Ячейку Фосфата Железа Lithium". Технический документ 2013-01-1547 SAE. Варрендэйл, PA: SAE International, 2013.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Темы

Введенный в R2017a

Документация

Equivalent Circuit Battery

Описание

Учет степени

Порты

Входные параметры

CapInit — Емкость батареи scalar

Зависимости

BattCurr — Текущая сеть Battery scalar

BattTemp — Температура батареи scalar

Вывод

Info — Сигнал шины шина

BattVolt — Выходное напряжение батареи scalar

Параметры

Initial battery capacity — Введите или параметр Parameter (значение по умолчанию) | External Input

Зависимости

Output battery voltage — Неотфильтрованный или фильтруют Unfiltered (значение по умолчанию) | Filtered

Зависимости

Number of series RC pairs — Пары RC1 (значение по умолчанию) | 2| 3 | 4 | 5

Open circuit voltage Em table data, Em — Таблица Voltage[3.5042 3.5136; 3.5573 3.5646; 3.6009 3.6153; 3.6393 3.6565; 3.6742 3.6889; 3.7121 3.7214; 3.7937 3.8078; 3.8753 3.8945; 3.97 3.9859; 4.0764 4.0821; 4.1924 4.193] (значение по умолчанию) | array

Series resistance table data, R0 — Сопротивление array

State of charge breakpoints, SOC_BP — Точки останова SOC[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1] (значение по умолчанию) | vector

Temperature breakpoints, Temperature_BP — Батарея[293.15 313.15] (значение по умолчанию) | vector

Battery capacity table, BattCap — Способность[28 28] (значение по умолчанию) | array

Initial battery capacity, BattCapInit — Способность28 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Initial capacitor voltage, InitialCapVoltage — Напряжение0 (значение по умолчанию) | array

Output battery voltage time constant, Tc — Отфильтруйте постоянную времени1/1000 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Output battery voltage initial value, Vinit — Отфильтруйте начальное напряжение4.193 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Upper integrator voltage limit, Vu — Максимум -Inf (значение по умолчанию) | scalar

Lower integrator voltage limit, Vl — Минимум -Inf (значение по умолчанию) | scalar

Примеры модели

Пример готовых узлов EV

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Темы

Документация Powertrain Blockset

Поддержка

`CapInit` — Емкость батареи
`scalar`

`BattCurr` — Текущая сеть Battery
`scalar`

`BattTemp` — Температура батареи
`scalar`

`Info` — Сигнал шины
шина

`BattVolt` — Выходное напряжение батареи
`scalar`

`Initial battery capacity` — Введите или параметр
`Parameter` (значение по умолчанию) | `External Input`

`Output battery voltage` — Неотфильтрованный или фильтруют
`Unfiltered` (значение по умолчанию) | `Filtered`

`Number of series RC pairs` — Пары RC
1 (значение по умолчанию) | `2`| 3 | 4 | 5

`Open circuit voltage Em table data, Em` — Таблица Voltage
[3.5042 3.5136; 3.5573 3.5646; 3.6009 3.6153; 3.6393 3.6565; 3.6742 3.6889; 3.7121 3.7214; 3.7937 3.8078; 3.8753 3.8945; 3.97 3.9859; 4.0764 4.0821; 4.1924 4.193] (значение по умолчанию) | `array`

`Series resistance table data, R0` — Сопротивление
`array`

`State of charge breakpoints, SOC_BP` — Точки останова SOC
[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1] (значение по умолчанию) | `vector`

`Temperature breakpoints, Temperature_BP` — Батарея
[293.15 313.15] (значение по умолчанию) | `vector`

`Battery capacity table, BattCap` — Способность
[28 28] (значение по умолчанию) | `array`

`Initial battery capacity, BattCapInit` — Способность
28 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Initial capacitor voltage, InitialCapVoltage` — Напряжение
0 (значение по умолчанию) | `array`

`Output battery voltage time constant, Tc` — Отфильтруйте постоянную времени
1/1000 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Output battery voltage initial value, Vinit` — Отфильтруйте начальное напряжение
4.193 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Upper integrator voltage limit, Vu` — Максимум
`-Inf` (значение по умолчанию) | `scalar`

`Lower integrator voltage limit, Vl` — Минимум
`-Inf` (значение по умолчанию) | `scalar`

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.