Battery

Типовая модель батареи

Библиотека:
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электроприводы / Дополнительные Источники

Описание

Блок Battery реализует типовую динамическую модель, которая представляет большинство популярных типов аккумуляторов.

Этот рисунок показывает эквивалентную схему что модели блока.

Заряжайте и разрядите характеристики

Параметры схемы могут быть изменены, чтобы представлять определенный тип батареи и его характеристики выброса. Типичная кривая выброса состоит из трех разделов.

Первый раздел представляет экспоненциальное падение напряжения, когда батарея заряжена. Ширина отбрасывания зависит от типа батареи. Второй раздел представляет заряд, который может быть извлечен из батареи до падений напряжения ниже напряжения номинала батареи. Наконец, третий раздел представляет общий выброс батареи, когда падения напряжения быстро.

Когда текущая батарея отрицательна, батарея перезаряжает, после зарядной характеристики.

Параметры модели выведены из характеристик выброса. Разряд и зарядка характеристик приняты, чтобы быть тем же самым.

Exp (s) передаточная функция представляет гистерезисное явление для свинцово-кислотного, кадмия никеля (NiCD) и металлический никелем гидрид (NiMH) батареи во время циклов выброса и заряда. Экспоненциальное напряжение увеличивается, когда батарея заряжается, независимо от состояния заряда батареи. Когда батарея разряжается, экспоненциальное напряжение сразу уменьшается.

Состояние заряда (SOC) для батареи является мерой заряда батареи, описанного как процент полного заряда. Глубина выброса (DOD) является числовым комплиментом SOC, такого что DOD = 100% - SOC.

Например, если SOC:

100% — батарея полностью заряжена, и DOD составляет 0%.
75% — батарея является заряженным 3/4, и DOD составляет 25%.
50% — батарея является заряженным 1/2, и DOD составляет 50%.
0% — батарея, имеет 0 зарядов, и DOD составляет 100%.

Проверка допустимости модели

Экспериментальная валидация модели показывает максимальную погрешность 5% (когда SOC между 10% и 100%) для заряда (когда ток 0 через 2 C), и выброс (когда ток 0 через 5 C), динамика.

Параметризация

Извлеките параметры батареи из таблиц данных

Этот рисунок показывает подробные параметры, извлеченные из таблицы данных батареи Panasonic NiMH-HHR650D.

Можно получить номинальную мощность и внутреннее сопротивление из таблиц спецификации. Другие подробные параметры выведены из Типичного графика Характеристик Выброса.

Параметр	Значение
Номинальная мощность	6.5 А-ч
Внутреннее сопротивление	2 mΩ
Номинальное напряжение (a)	1.18 V
Номинальная мощность	6.5 А-ч
Максимальная способность (b)	7 А-ч (`5.38` h * `1.3` A
Полностью заряженное напряжение (c)	1.39 V
Номинальный выброс, текущий (d)	1.3 A
Способность номинальное напряжение (a)	6.25 А-ч
Экспоненциальное напряжение (e)	1.28 V
Экспоненциальная способность (e)	1.3 А-ч

Эти параметры являются аппроксимированными и зависят от точности точек, полученных из кривой выброса.

Кривые выброса, которые вы получаете из этих параметров, которые отмечены пунктирными линиями на следующих рисунках, похожи на кривые таблицы данных.

Чтобы представлять температурные эффекты литий-ионного (Литий-ионного) типа батареи, дополнительная кривая выброса при температуре окружающей среды, которая отличается от номинальной температуры и тепловых параметров ответа, требуется. Дополнительные кривые выброса обычно не обеспечиваются на таблице данных и могут потребовать, чтобы были получены простые эксперименты. Следующие примеры показывают параметры, извлеченные из A123 Li-iron-phosphate ANR26650M1 и Окиси кобальта лития Panasonic таблицы данных батареи CGR 18 650 акрофутов.

Технические требования таблицы данных A123 ANR26650M1 включают необходимые точки кривой выброса и другие обязательные параметры.

Эти параметры выведены из таблицы данных для Литий-ионной температурно-зависимой модели батареи A123.

Параметр	Значение
Номинальное напряжение (c)	3.22 V
Номинальная мощность	2.3 А-ч
Максимальная способность (d)	2.3 А-ч
Полностью заряженное напряжение (a)	3.7 V
Номинальный текущий выброс	2.3 A
Внутреннее сопротивление	10 m Ω
Способность при номинальном напряжении (c)	2.07 А-ч
Экспоненциальная зона (b)	[3.4 V, `0.23` А-ч]
Номинальная температура окружающей среды	25°C
Вторая температура окружающей среды	0°C
Максимальная способность в 0°C (h)	2.208 А-ч
Начальное напряжение выброса в 0°C (e)	3.45 V
Напряжение на 90%-й максимальной способности в 0°C (g)	2.8 V
Экспоненциальная зона в 0°C (f)	[3.22 V, `0.23` А-ч]
Тепловое сопротивление, ячейка к окружающей среде (оценивается)	0.6
Тепловая постоянная времени, ячейка к окружающей среде (оценивается)	1000

На рисунке пунктирные линии показывают кривые выбросов, полученные из симуляции при различной температуре окружающей среды. Производительность модели очень близко к результатам таблицы данных.

Тот же подход для экстракции параметра применяется к Panasonic Литий-ионный CGR18650AF с этими техническими требованиями.

Эти параметры извлечены для модели батареи.

Параметр	Значение
Номинальное напряжение (c)	3.3 V
Номинальная мощность	2.05 А-ч
Максимальная способность (d)	2 А-ч
Полностью заряженное напряжение (a)	4.2 V
Номинальный текущий выброс	1.95 A
Внутреннее сопротивление (оценивается)	16.5 m Ω
Способность при номинальном напряжении (c)	1.81 А-ч
Экспоненциальная зона (b)	[3.71 V, 0,6 А-ч]
Номинальная температура окружающей среды	25°C
Вторая температура окружающей среды	0°C
Максимальная способность в 0°C (h)	1.78 А-ч
Начальное напряжение выброса в 0°C (e)	4 V
Напряжение на 90%-й максимальной способности в 0°C (g)	3.11 V
Экспоненциальная зона в 0°C (f)	[3.8 V, `0.2` А-ч]
Тепловое сопротивление, ячейка к окружающей среде (оценивается)	0.06
Тепловая постоянная времени, ячейка к окружающей среде (оценивается)	1000

Рисунок показывает хорошее соответствие между симулированными кривыми выброса (представленный пунктирными линиями) и кривыми таблицы данных. Точность модели зависит от того, насколько точный выбранные точки от кривых выброса таблицы данных.

Ячейки модели последовательно и/или параллельно

Чтобы смоделировать ряд и/или параллельную комбинацию ячеек на основе параметров отдельной ячейки, использование, преобразование параметра, показанное в следующей таблице, может использоваться. Nb_ser переменная соответствует количеству ячеек последовательно и Nb_par соответствует количеству ячеек параллельно.

Параметр	Значение
Номинальное напряжение	1.18 * Nb_ser
Номинальная мощность	6.5 * Nb_par
Максимальная способность	7 * Nb_par
Полностью заряженное напряжение	1.39 * Nb_ser
Номинальный текущий выброс	1.3 * Nb_par
Внутреннее сопротивление	0.002 * Nb_ser/Nb_par
Способность при номинальном напряжении	6.25 * Nb_par
Экспоненциальная зона	1.28 * Nb_ser, 1.3 * Nb_par

Уравнения

Для свинцово-кислотного типа батареи модель использует эти уравнения.

Модель выброса (i*> 0)

$f_{1} (i t, i *, i, E x p) = E_{0} - K \cdot \frac{Q}{Q - i t} \cdot i * - K \cdot \frac{Q}{Q - i t} \cdot i t + {Лаплас}^{- 1} (\frac{E x p (s)}{S e l (s)} \cdot 0)$
Модель заряда (i* <0)

$f_{2} (i t, i *, i, E x p) = E_{0} - K \cdot \frac{Q}{i t + 0.1 \cdot Q} \cdot i * - K \cdot \frac{Q}{Q - i t} \cdot i t + {Лаплас}^{- 1} (\frac{E x p (s)}{S e l (s)} \cdot \frac{1}{s})$

Для типа литий-ионного аккумулятора модель использует эти уравнения.

Модель выброса (i*> 0)

$f_{1} (i t, i *, i) = E_{0} - K \cdot \frac{Q}{Q - i t} \cdot i * - K \cdot \frac{Q}{Q - i t} \cdot i t + A \cdot \exp (- B \cdot i t)$
Модель заряда (i* <0)

$f_{2} (i t, i *, i) = E_{0} - K \cdot \frac{Q}{i t + 0.1 \cdot Q} \cdot i * - K \cdot \frac{Q}{Q - i t} \cdot i t + A \cdot \exp (- B \cdot i t)$

Для кадмия никеля и типов батареи металлического гидрида никеля, модель использует эти уравнения.

Модель выброса (i*> 0)

$f_{1} (i t, i *, i, E x p) = E_{0} - K \cdot \frac{Q}{Q - i t} \cdot i * - K \cdot \frac{Q}{Q - i t} \cdot i t + {Лаплас}^{- 1} (\frac{E x p (s)}{S e l (s)} \cdot 0)$
Модель заряда (i* <0)

$f_{2} (i t, i *, i, E x p) = E_{0} - K \cdot \frac{Q}{| i t | + 0.1 \cdot Q} \cdot i * - K \cdot \frac{Q}{Q - i t} \cdot i t + {Лаплас}^{- 1} (\frac{E x p (s)}{S e l (s)} \cdot \frac{1}{s}) .$

В уравнениях:
- _EBatt является нелинейным напряжением, в V.
- E ₀ является постоянным напряжением, в V.
- Exp(s) является экспоненциальной зональной динамикой, в V.
- Sel(s) представляет режим работы от аккумулятора. Sel(s) = 0 во время выброса батареи, Sel(s) = 1 во время зарядки аккумулятора.
- K является постоянной поляризацией, в V/Ah или сопротивлении поляризации, в Омах.
- i* является низкочастотной текущей динамикой в A.
- i является текущей батареей в A.
- it является извлеченной способностью в А-ч.
- Q является максимальной емкостью батареи в А-ч.
- A является экспоненциальным напряжением, в V.
- B является экспоненциальной способностью в ^Ah−1.

Температурные уравнения эффекта

Для типа литий-ионного аккумулятора удар температуры на параметрах модели представлен этими уравнениями.

Модель выброса (i*> 0)

$f_{1} (i t, i *, i, T, T_{a}) = E_{0} (T) - K (T) \cdot \frac{Q (T_{a})}{Q (T_{a}) - i t} \cdot (i * + i t) + A \cdot \exp (- B \cdot i t) - C \cdot i t$

$V_{b a t t} (T) = f_{1} (i t, i *, i, T, T_{a}) - R (T) \cdot i$
Модель заряда (i* <0)

$f_{1} (i t, i *, i, T, T_{a}) = E_{0} (T) - K (T) \cdot \frac{Q (T_{a})}{i t + 0.1 \cdot Q (T_{a})} \cdot i * - K (T) \cdot \frac{Q (T_{a})}{Q (T_{a}) - i t} \cdot i t + A \cdot \exp (- B \cdot i t) - C \cdot i t$

$V_{b a t t} (T) = f_{1} (i t, i *, i, T, T_{a}) - R (T) \cdot i,$

с

$E_{0} (T) = E_{0} |_{T_{r e f}} + \frac{\partial E}{\partial T} (T - T_{r e f})$

$K (T) = K |_{T_{r e f}} \cdot \exp (α (\frac{1}{T} - \frac{1}{T_{r e f}}))$

$Q (T_{a}) = Q |_{T_{a}} + \frac{Δ Q}{Δ T} \cdot (T_{a} - T_{r e f})$

$R (T) = R |_{T_{r e f}} \cdot \exp (β (\frac{1}{T} - \frac{1}{T_{r e f}})),$

где:
- _Tref является номинальной температурой окружающей среды в K.
- T является ячейкой или внутренней температурой в K.
- _Ta является температурой окружающей среды в K.
- E/T является обратимым коэффициентом температуры напряжения в V/K.
- α константа скорости Аррениуса для сопротивления поляризации.
- β константа скорости Аррениуса для внутреннего сопротивления.
- ΔQ/ΔT является максимальным полным коэффициентом температуры в Ah/K.
- C является номинальным наклоном кривой выброса в V/Ah. Для литий-ионных аккумуляторов с менее явными кривыми выброса (такими как литиевые железные батареи фосфата), обнуляется этот параметр.
Ячейка или внутренняя температура, T, в любой момент времени, t, описываются как:

$T (t) = L^{- 1} (\frac{P_{l o s s} R_{t h} + T_{a}}{1 + s \cdot t_{c}}),$

где:
- _Rth является тепловым сопротивлением, ячейкой к окружающей среде (°C/W).
- _tc является тепловой постоянной времени, ячейкой к окружающей среде (среде).
- _Ploss является полным теплом, сгенерировал (W) во время заряда или процесса выброса и дан
  
  $P_{l o s s} = (E_{0} (T) - V_{b a t t} (T)) \cdot i + \frac{\partial E}{\partial T} \cdot i \cdot T .$

Стареющие уравнения эффекта

Для типа литий-ионного аккумулятора удар старения (из-за циклического повторения) на емкости батареи и внутреннем сопротивлении представлен этими уравнениями:

$Q (n) = {\begin{cases} Q_{B O L} - ε (n) \cdot (Q_{B O L} - Q_{E O L}) \begin{matrix} i f & k / 2 \neq 0 \end{matrix} \\ Q (n - 1) \begin{matrix} \begin{matrix} \begin{matrix} \end{matrix} \end{matrix} & o t h e r w i s e \end{matrix} \end{cases}$

$R (n) = {\begin{cases} R_{B O L} + ε (n) \cdot (R_{E O L} - R_{B O L}) \begin{matrix} i f & k / 2 \neq 0 \end{matrix} \\ R (n - 1) \begin{matrix} \begin{matrix} \begin{matrix} \end{matrix} \end{matrix} & o t h e r w i s e \end{matrix} \end{cases},$

$n = k T_{h} \begin{matrix} (k = 1, 2, 3, ... \infty) \end{matrix}$

где:

_Th является длительностью полупериода в s. Полный цикл получен, когда батарея разряжена и заряжена или с другой стороны.
_QBOL является максимальной мощностью батареи, в А-ч, в начале жизни (BOL) и при номинальной температуре окружающей среды.
_QEOL является максимальной мощностью батареи, в А-ч, в конце жизни (EOL) и при номинальной температуре окружающей среды.
_RBOL является внутренним сопротивлением батареи, в Омах, в BOL и при номинальной температуре окружающей среды.
_REOL является внутренним сопротивлением батареи, в Омах, в EOL и при номинальной температуре окружающей среды.
ε фактор старения батареи. Фактор старения равен нулю и единица в BOL и EOL.

Фактор старения батареи, ξ, описывается как

$ε (n) = {\begin{cases} ε (n - 1) + \frac{0.5}{N (n - 1)} (2 - \frac{D O D (n - 2) + D O D (n)}{D O D (n - 1)}) \begin{matrix} i f & k / 2 \neq 0 \end{matrix} \\ ε (n - 1) \begin{matrix} \begin{matrix} \begin{matrix} \end{matrix} \end{matrix} & o t h e r w i s e \end{matrix} \end{cases},$

где:

DD является DOD батареи (%) после длительности полупериода.
N является максимальным количеством циклов и дан
$N (n) = H {(\frac{D O D (n)}{100})}^{- ξ} \cdot \exp (- ψ (\frac{1}{T_{r e f}} - \frac{1}{T_{a} (n)})) \cdot {(I_{d i s_a v e} (n))}^{- γ_{1}} \cdot {(I_{c h_a v e} (n))}^{- γ_{2}},$
где:
- H является номером цикла, постоянным (циклы).
- ξ фактор экспоненты для DOD.
- ψ константа скорости Аррениуса для номера цикла.
- _{Idis_ave} является средним выбросом, текущим в во время половины длительности цикла.
- _{Ich_ave} является средним зарядом, текущим в во время половины длительности цикла.
- γ ₁ является фактором экспоненты для текущего выброса.
- γ ₂ является фактором экспоненты для текущего заряда.

Ограничения и предположения

Ограничения

Минимальное напряжение батареи без загрузок составляет 0 В, и максимальное напряжение батареи равно 2 × _E0.
Минимальная мощность батареи составляет 0 А-ч, и максимальной способностью является _Qmax.

Предположения

Внутреннее сопротивление принято постоянным во время заряда и циклов выброса и не меняется в зависимости от амплитуды тока.
Параметры модели выведены из характеристик выброса. Разряд и зарядка характеристик приняты, чтобы быть тем же самым.
Мощность батареи не изменяется с амплитудой тока (нет никакого эффекта Peukert).
Саморазряд батареи не представлен. Это может быть представлено путем добавления большого сопротивления параллельно с клеммами батареи.
Батарея не оказывает влияния памяти.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`Ta` — Температура окружающей среды
Сигнал Simulink^® | скаляр

Input port для температуры окружающей среды.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Type на Lithium-Ion и выберите Simulate temperature effects.

Вывод

развернуть все

`m` — Температура батареи, состояние заряда, текущее, напряжение, возраст, максимальная способность и температура окружающей среды
Сигнал Simulink | вектор

Выходной вектор сигналов для температуры батареи, состояния заряда, текущего, напряжение, возраст, максимальная способность и температура окружающей среды. Чтобы демультиплексировать сигналы, можно использовать блок Bus Selector.

Сигнал	Определение	Модули
Температура окружающей среды	Температура окружающей среды	°C
Температура ячейки	Ячейка или внутренняя температура	°C
SOC	Батарея SOC, представленный как процент (между 0 и 100%). SOC составляет 100% для полностью заряженной батареи и 0% для пустой батареи. SOC вычисляется как: $S O C = 100 (1 - \frac{1}{Q} \int_{0}^{t} i (t) d t) .$	%
Текущий	Текущая батарея	A
Напряжение	Напряжение батареи	V
Возраст	Возраст батареи	Эквивалентные полные циклы
Максимальная способность	Способность максимума батареи	А-ч

Зависимости

Выходы порта сигнализируют для:

Температура окружающей среды, если Simulate temperature effects выбран.
Ячейка или внутренняя температура, если Simulate temperature effects выбран.
Возраст батареи, если Simulate aging effects выбран.
Способность максимума батареи, если Simulate aging effects выбран.

Сохранение

развернуть все

`+` — Положительный терминал
специализированный электрический

Специализированный электрический порт сохранения сопоставлен с положительным терминалом батареи.

`-` — Отрицательный терминал
специализированный электрический

Специализированный электрический порт сохранения сопоставлен с отрицательным терминалом батареи.

Параметры

развернуть все

Параметры

`Type` — Модель Battery
`Lithium-Ion` (значение по умолчанию) | `Lead-Acid` | `Nickel-Cadmium` | `Nickel-Metal-Hydride`

Модель Battery. Блок обеспечивает предопределенный, взимают поведение за четыре типа батареи. Для Lithium-Ion батарея, блок предоставляет модели для симуляции температуры и стареющих эффектов.

Зависимости

Если этот параметр устанавливается на Lithium-Ion, эти параметры отображаются:

Simulate temperature effects. Для получения дополнительной информации смотрите, Симулируют температурные эффекты.
Simulate aging effects. Для получения дополнительной информации смотрите, Симулируют стареющие эффекты.

`Simulate temperature effects` — Тепловая динамика
от (значения по умолчанию) | на

Выберите, чтобы смоделировать тепловую динамику.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Type на Lithium-Ion. Для получения дополнительной информации смотрите Тип.

Если Simulate temperature effects выбран:

Настройки Temperature отображаются. Для получения дополнительной информации смотрите Температуру.
Входной порт Ta отображается. Для получения дополнительной информации смотрите Ta.

`Use a preset battery` — Параметризация
`no` (значение по умолчанию) | `3.3V 2.3Ah (LiFePO4)` | `3.6V 2050mAh (LiCoO2)` | `3.6V 2.0Ah` | `3.6V 3.6Ah (LiNiO2)` | `3.6V 4.5Ah` | `3.6V 48Ah (LiNiO2)` | `3.7V 4.4Ah` | `7.4V 5.4Ah (LiCoO2)` | `11.1V 6600mAh (LiCoO2)` | `12.8V 40Ah (LiFeMgPO4)`

Чтобы смоделировать тепловую динамику, блок использует специфичные для батареи температурные параметры.

Если у вас есть лицензия на Simulink Design Optimization™ и эмпирические данные о батарее, вы можете:

Установите этот параметр на no.
Оцените температурные параметры на основе эмпирических данных при помощи Simulink Design Optimization.
Задайте параметры в настройках Temperature с помощью ориентировочных стоимостей. Для получения дополнительной информации смотрите Температуру.

В противном случае используйте предварительно установленные данные, что блок предусматривает литий-ионный аккумулятор.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Type на Lithium-Ion и выберите Simulate temperature effects. Для получения дополнительной информации смотрите Тип и Симулируйте температурные эффекты.

Если этот параметр устанавливается на один из предварительно установленных литий-ионных аккумуляторов, параметров в Parameters, Discharge и Temperature, настройки отключены.

`Simulate aging effects` — Возрастное ухудшение емкости батареи модели
от (значения по умолчанию) | на

Выберите, чтобы смоделировать возрастное ухудшение емкости батареи.

Зависимости

Если этот параметр выбран, настройки Aging отображаются. Для получения дополнительной информации смотрите Старение.

`Nominal voltage (V)` — Номинальное напряжение
7.2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальное напряжение, _Vnom, батареи, в V. Номинальное напряжение представляет конец линейной зоны характеристик выброса.

`Rated capacity (Ah)` — Номинальная мощность
5.4 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальная мощность, _Qrated, батареи, в А-ч. Номинальная мощность является минимальной плановой мощностью батареи.

`Initial state-of-charge (%)` — Начальный SOC
100 (значение по умолчанию)

Состояние заряда (SOC) батареи, описанной как процент максимального потенциального заряда, в начале моделирования. SOC 100% указывает, что полностью заряженная батарея и 0% указывает на пустую батарею.

Заданное значение не влияет на кривую выброса, которую генерирует блок, если в настройках Discharge вы нажимаете Plot.

`Battery response time (s)` ResponseTime
30 (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Время отклика батареи, в s, в 95% окончательного значения. Это значение представляет динамику напряжения и может наблюдаться, когда текущий шаг применяется.

Графики показывают напряжение и выброс, текущий для батареи со временем отклика в 30 с.

Выброс

`Determined from the nominal parameters of the battery` — Разрядите определение параметра
на (значении по умолчанию) | прочь

Выбор, чтобы иметь блок определяет параметры в настройках Discharge на основе значений, заданных для параметров в настройках Parameters.

Зависимости

Выбор этого параметра отключает параметры в настройках Discharge.

`Maximum capacity (Ah)` — Максимальная мощность ампер-часа
5.4 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная теоретическая способность, Q, когда разрыв происходит в напряжении батареи в А-ч. Это значение обычно равно 105% номинальной мощности.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, в настройках Parameters, устанавливают Use a preset battery на no. Для получения дополнительной информации смотрите Использование предварительно установленная батарея.

`Cut-off Voltage (V)` — Напряжение сокращения
5.4 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Минимальное допустимое напряжение батареи, в V. Это напряжение представляет конец характеристик выброса. При напряжении сокращения полностью разряжена батарея.

`Fully charged voltage (V)` — Полностью заряженное напряжение
8.3807 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Полностью заряженное напряжение, _Vfull, для данного текущего выброса. Полностью заряженное напряжение не является напряжением без загрузок.

`Nominal discharge current (A)` — Номинальный текущий выброс
2.3478 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальный текущий выброс, в A, для которого измеряется кривая выброса.

Например, типичный выброс, текущий для батареи NiMH на 1,5 А-ч, составляет 20% номинальной мощности: (0.2 * 1,5 А-ч / 1 h = 0,3 А).

`Internal resistance (Ohms)` — Внутреннее сопротивление
0.013333 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внутреннее сопротивление батареи, в Омах. Когда предварительно установленная модель используется, типовое значение загружается, который соответствует 1% номинальной степени (номинальное напряжение, умноженное на номинальную мощность батареи). Сопротивление является постоянным во время заряда и циклов выброса и не меняется в зависимости от амплитуды тока.

`Capacity (Ah) at nominal voltage` — Мощность ампер-часа при номинальном напряжении
4.8835 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Способность, _Qnom, извлеченный из батареи до падений напряжения под номинальным напряжением. Это значение должно быть между _Qexp и _Qmax.

`Exponential zone [Voltage (V), Capacity (Ah)]` — Экспоненциальное зональное напряжение и способность
[7.7788 0.2653] (значение по умолчанию) | неотрицательный вектор

Напряжение, _Vexp, и способность, _Qexp, которые соответствуют в конец экспоненциальной зоны. Напряжение должно быть между _Vnom и _Vfull. Способность должна быть между 0 и Qnom.

Отобразите характеристики

`Discharge current [i1, i2, i3,...] (A)` — Разрядите характеристические токи графика
[6.5 13 32.5] (значение по умолчанию)

Блок может сгенерировать фигуру двух графиков, которые показывают характеристики выброса батареи. Характеристики выброса для этих токов представлены во втором графике.

`Units` — Разрядитесь характеристика строят x - модули оси
`Time` (значение по умолчанию) | `Ampere-hour`

Модули, используемые для оси X графиков, сгенерированы Plot.

`Plot` — Постройте характеристики выброса

Сгенерируйте фигуру двух графиков, которые показывают характеристики выброса батареи. Первый график представляет номинальную кривую выброса для заданного значения для параметра Nominal Discharge Current. Второй график представляет кривые выброса в заданных токах выброса.

Зависимости

Токи выброса для второго графика являются заданными значениями для параметра Discharge current [i1, i2, i3,...] (A). Для получения дополнительной информации смотрите Выброс, текущий [i1, i2, i3...] (A).

Модули для x - ось графиков определяются заданным значением, Ampere-hour (Ah) или Time, для параметра Units. Для получения дополнительной информации смотрите Модули.

Температура

Настройки Temperature отображаются, только если в настройках Parameter параметр Type устанавливается на Lithium-Ion и флажок Simulate temperature effects устанавливается. Для получения дополнительной информации смотрите Параметры, Тип, и Симулируйте температурные эффекты.

Батарея обеспечивает предварительно установленные значения параметров для общих типов литий-ионных аккумуляторов. Чтобы использовать предварительно установленные значения параметров, в настройках Parameters, устанавливают Use a preset battery to parameter на один из литий-ионных аккумуляторов. Для получения дополнительной информации смотрите Использование предварительно установленная батарея.

Если вы используете предварительно установленную опцию, единственным активированным параметром в настройках Temperature является Initial cell temperature (deg. C). Другие параметры в настройках Temperature отключены, потому что блок вводит значения.

В качестве альтернативы, если у вас есть лицензия на Simulink Design Optimization и эмпирические данные о батарее, можно оценить температурные параметры для базирующегося литий-ионного. Чтобы включить параметры, В настройках Parameters, устанавливают Use a preset battery to parameter на no.

`Initial cell temperature (deg. C)` — Начальная температура батареи
20 (значение по умолчанию) | скаляр

Ячейка или внутренняя температура батареи, в °C в начале симуляции.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, в настройках Parameter, устанавливают Type на Lithium-Ion и выберите Simulate temperature effects. Для получения дополнительной информации смотрите Параметры, Тип, и Симулируйте температурные эффекты.

`Nominal ambient temperature T1 (deg. C)` — Номинальная температура окружающей среды
20 (значение по умолчанию) | скаляр

Температура окружающей среды, в °C, при номинальном условии операции. Блок принимает, что значения параметров, обеспеченные в настройках Parameters, получены при этой температуре окружающей среды.

Зависимости

Этот параметр отображается, если в настройках Parameter вы устанавливаете Type на Lithium-Ion и выберите Simulate temperature effects. Для получения дополнительной информации смотрите Параметры, Тип, и Симулируйте температурные эффекты.

Этот параметр включен, если в настройках Parameters вы устанавливаете Use a preset battery на no. Для получения дополнительной информации смотрите Использование предварительно установленная батарея.

`Second ambient temperature T2 (deg. C)` — Вторая температура окружающей среды
-30 (значение по умолчанию) | скаляр

Температура окружающей среды, в °C, во вторых условиях работы. Это значение должно быть меньше значения, заданного для параметра Nominal ambient temperature T1 (deg. C) .

Зависимости

Разрядите параметры в T2

`Maximum capacity (Ah)` — Максимальная мощность ампер-часа
4.8 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная емкость батареи, в А-ч, при температуре задана для Second ambient temperature parameter T2 (deg. C).

Зависимости

Этот параметр отображается, если в настройках Parameter вы устанавливаете параметр Type на Lithium-Ion и выберите Simulate temperature effects. Для получения дополнительной информации смотрите Параметры, Тип, и Симулируйте температурные эффекты.

`Initial discharge voltage (V)` — Начальное напряжение выброса
7.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Разрядите напряжение при второй температуре окружающей среды, в V, когда текущий выброс будет сначала применен.

Зависимости

`Voltage at 90% maximum capacity (V)` — 90%-е максимальное полное напряжение
5.655 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Разрядите напряжение при второй температуре окружающей среды, когда 90% максимальной способности будут использоваться, в V.

Зависимости

`Exponential zone [Voltage (V), Capacity (Ah)]` — Экспоненциальное зональное напряжение и способность
[6.58 1] (значение по умолчанию) | положительный вектор

Разрядите напряжение, в V, и способность, в А-ч, которые соответствуют в конец экспоненциальной зоны при второй температуре окружающей среды.

Зависимости

Тепловой ответ и Потеря тепла

`Thermal resistance, cell-to-ambient (deg. C/W)` — Тепловое сопротивление
0.6 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Общее тепловое сопротивление, в °C/W, между ячейкой и окружающими точками измерения. Это принято, температура ячейки эквивалентна средней внутренней температуре батареи.

Зависимости

`Thermal time constant, cell-to-ambient (s)` — Тепловая постоянная времени
2000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Температурное постоянное время отклика, в s, между ячейкой и окружающими точками измерения. Можно получить это значение из переходного процесса температуры окружающей среды, в то время как батарея находится в нерабочем режиме.

Зависимости

`Heat loss difference [charge vs. discharge] (W)` — Различие в потере тепла
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Различие в потерях мощности между зарядом и выбросом, в W, когда батарея заряжена и разряжена в том же Ящике и температуре окружающей среды.

Чтобы определить различие в потерях мощности ΔP, используйте это уравнение:

$Δ P = \frac{t_{c} (θ_{2} - θ_{1})}{R_{t h}}$

где _θ1 и _θ2 являются скоростями изменения батареи внутренняя температура (°C/s) во время выброса и заряда.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если в настройках Parameter параметр Type устанавливается на Lithium-Ion и флажок Simulate temperature effects устанавливается. Для получения дополнительной информации смотрите Параметры, Тип, и Симулируйте температурные эффекты.

Этот параметр включен, только если в настройках Parameters параметр Use a preset battery устанавливается на no. Для получения дополнительной информации смотрите Использование предварительно установленная батарея.

Старение

Настройки Aging, видимые, если, в настройках Parameters, вы устанавливаете параметр Type на Lithium-Ion и выберите Simulate aging effects. Для получения дополнительной информации смотрите Тип и Симулируйте стареющие эффекты.

`Initial battery age (Equivalent full cycles)` — Начальный возраст батареи
0 (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Возраст батареи или эквивалентные полные циклы в начале симуляции. Полный цикл задан как полный выброс и заряд к 100% DOD, и 100%-е SOC при номинальной температуре окружающей среды и номинале разряжаются и заряжаются текущий. Значением по умолчанию является 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, в настройках Parameters, устанавливают Type на Lithium-Ion и выберите Simulate aging effects. Для получения дополнительной информации смотрите Тип и Симулируйте стареющие эффекты.

`Aging model sampling time (s)` — Стареющее время выборки модели
`1e6` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Шаг времени симуляции стареющей модели, в s.

Зависимости

Характеристики старения при температуре окружающей среды Ta1

`Ambient temperature Ta1 (deg. C)` — Температура окружающей среды
25 (значение по умолчанию) | скаляр

Первая температура окружающей среды, Ta1, во время стареющего теста производительности, в °C.

Зависимости

`Capacity at EOL (End Of Life) (Ah)` — Мощность ампер-часа конца жизненного цикла
5.4*0.9 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная способность в EOL при температуре окружающей среды Ta1, в А-ч.

Зависимости

`Internal resistance at EOL (Ohms)` — Конец жизненного цикла внутреннее сопротивление
0.013333*1.2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внутреннее сопротивление в EOL при температуре окружающей среды Ta1, в Омах.

Зависимости

`Charge current (nominal, maximum) [Ic (A), Icmax (A)]` — Номинал и максимум заряжают токи
[2.3478, 3] (значение по умолчанию) | положительный вектор

Номинальный и максимальный текущий заряд, в A.

Зависимости

`Discharge current (nominal, maximum) [Id (A), Idmax (A)]` — Номинал и максимум разряжают токи
[2.3478, 10] (значение по умолчанию) | положительный вектор

Номинальный и максимальный выброс, текущий в A.

Зависимости

`Cycle life at 100% DOD, Ic and Id (Cycles)` — Жизнь цикла в 100% DOD, Ic, Id и Ta1
1500 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество циклов при 100% глубиной из выброса, за текущую символическую плату и текущего выброса, и при первой температуре окружающей среды, Ta1.

Зависимости

`Cycle life at 25% DOD, Ic and Id (Cycles)` — Жизнь цикла в 25% DOD, Ic, Id и Ta1
10500 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество циклов при 25% глубиной из выброса, за текущую символическую плату и текущего выброса, и при первой температуре окружающей среды, Ta1.

Зависимости

`Cycle life at 100% DOD, Ic and Idmax (Cycles)` — Жизнь цикла в 100% DOD, Ic, Id_max и Ta1
1000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество циклов в 100% DOD, за текущую символическую плату, за максимальный текущий выброс, и при первой температуре окружающей среды, Ta1.

Зависимости

`Cycle life at 100 % DOD, Icmax and Id (Cycles)` — Жизнь цикла в 100% DOD, Ic_max, Id и Ta1
1400 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество циклов при 100% глубиной из выброса, в максимальном текущем заряде, за текущую символическую плату и текущего выброса, и при первой температуре окружающей среды, Ta1.

Зависимости

Характеристики старения при температуре окружающей среды Ta2

`Ambient temperature Ta2 (deg. C)` — Температура окружающей среды Ta2
45 (значение по умолчанию) | скаляр

Вторая температура окружающей среды, bTa2, в °C, во время стареющего теста производительности.

Зависимости

`Cycle life at 100% DOD, Ic and Id (Cycles)` — Жизнь цикла в 100% DOD, Ic, Id и Ta2
950 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество циклов в 100% DOD, за символическую плату и токи выброса, и при второй температуре окружающей среды, Ta2.

Зависимости

Примеры модели

Модель батареи Ni-MH

200 В, модель батареи Ni-MH на 6,5 А-ч во время заряда и процесса выброса.

Ссылки

[1] Омар Н., М. А. Монем, И. Фируз, Дж. Сэлминен, Дж. Смекенс, О. Хегэзи, Х. Голус, Г. Малдер, П. Ван ден Босш, Т. Куземэнс и Дж. ван Мирло. “Железо Lithium основанная на фосфате батарея — Оценка стареющих параметров и разработка жизненной модели цикла”. Прикладная энергия, Издание 113, январь 2014, стр 1575–1585.

[2] Видел, L.H., К. Сомэсандарам, Y. Вы и A.A.O. Тей, “Электротермический анализ батареи Фосфата Железа Lithium для электромобилей”. Журнал Источников питания. Издание 249, стр 231–238.

[3] Tremblay, O., лос-анджелесский Dessaint, "Экспериментальная валидация динамической модели батареи для приложений EV". Мировой журнал электромобиля. Издание 3, 13-16 мая 2009.

[4] Чжу, C., Кс. Ли, L. Песня и Л. Сян, “Разработка теоретически основанной тепловой модели для пакета литий-ионного аккумулятора”. Журнал Источников питания. Издание 223, стр 155–164.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2008a

Документация

Battery

Описание

Заряжайте и разрядите характеристики

Проверка допустимости модели

Параметризация

Уравнения

Ограничения и предположения

Порты

Входной параметр

Ta — Температура окружающей среды Сигнал Simulink® | скаляр

Зависимости

Вывод

m — Температура батареи, состояние заряда, текущее, напряжение, возраст, максимальная способность и температура окружающей среды Сигнал Simulink | вектор

Зависимости

Сохранение

+ — Положительный терминал специализированный электрический

- — Отрицательный терминал специализированный электрический

Параметры

Параметры

Type — Модель Battery Lithium-Ion (значение по умолчанию) | Lead-Acid | Nickel-Cadmium | Nickel-Metal-Hydride

Зависимости

Simulate temperature effects — Тепловая динамика от (значения по умолчанию) | на

Зависимости

Зависимости

Simulate aging effects — Возрастное ухудшение емкости батареи модели от (значения по умолчанию) | на

Зависимости

Nominal voltage (V) — Номинальное напряжение7.2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Rated capacity (Ah) — Номинальная мощность5.4 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Initial state-of-charge (%) — Начальный SOC100 (значение по умолчанию)

Battery response time (s) ResponseTime 30 (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Выброс

Determined from the nominal parameters of the battery — Разрядите определение параметра на (значении по умолчанию) | прочь

Зависимости

Maximum capacity (Ah) — Максимальная мощность ампер-часа5.4 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Cut-off Voltage (V) — Напряжение сокращения5.4 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Fully charged voltage (V) — Полностью заряженное напряжение8.3807 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Nominal discharge current (A) — Номинальный текущий выброс2.3478 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Internal resistance (Ohms) — Внутреннее сопротивление0.013333 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Capacity (Ah) at nominal voltage — Мощность ампер-часа при номинальном напряжении4.8835 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Exponential zone [Voltage (V), Capacity (Ah)] — Экспоненциальное зональное напряжение и способность[7.7788 0.2653] (значение по умолчанию) | неотрицательный вектор

Discharge current [i1, i2, i3,...] (A) — Разрядите характеристические токи графика[6.5 13 32.5] (значение по умолчанию)

Units — Разрядитесь характеристика строят x - модули оси Time (значение по умолчанию) | Ampere-hour

Plot — Постройте характеристики выброса

Зависимости

Температура

Initial cell temperature (deg. C) — Начальная температура батареи20 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Nominal ambient temperature T1 (deg. C) — Номинальная температура окружающей среды20 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Second ambient temperature T2 (deg. C) — Вторая температура окружающей среды-30 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Maximum capacity (Ah) — Максимальная мощность ампер-часа4.8 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Initial discharge voltage (V) — Начальное напряжение выброса7.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Voltage at 90% maximum capacity (V) — 90%-е максимальное полное напряжение5.655 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Exponential zone [Voltage (V), Capacity (Ah)] — Экспоненциальное зональное напряжение и способность[6.58 1] (значение по умолчанию) | положительный вектор

Зависимости

Thermal resistance, cell-to-ambient (deg. C/W) — Тепловое сопротивление0.6 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Thermal time constant, cell-to-ambient (s) — Тепловая постоянная времени2000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Heat loss difference [charge vs. discharge] (W) — Различие в потере тепла0 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Старение

Initial battery age (Equivalent full cycles) — Начальный возраст батареи0 (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Зависимости

Aging model sampling time (s) — Стареющее время выборки модели 1e6 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Ambient temperature Ta1 (deg. C) — Температура окружающей среды25 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Capacity at EOL (End Of Life) (Ah) — Мощность ампер-часа конца жизненного цикла5.4*0.9 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Internal resistance at EOL (Ohms) — Конец жизненного цикла внутреннее сопротивление0.013333*1.2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Charge current (nominal, maximum) [Ic (A), Icmax (A)] — Номинал и максимум заряжают токи[2.3478, 3] (значение по умолчанию) | положительный вектор

Зависимости

`Ta` — Температура окружающей среды
Сигнал Simulink^® | скаляр

`m` — Температура батареи, состояние заряда, текущее, напряжение, возраст, максимальная способность и температура окружающей среды
Сигнал Simulink | вектор

`+` — Положительный терминал
специализированный электрический

`-` — Отрицательный терминал
специализированный электрический

`Type` — Модель Battery
`Lithium-Ion` (значение по умолчанию) | `Lead-Acid` | `Nickel-Cadmium` | `Nickel-Metal-Hydride`

`Simulate temperature effects` — Тепловая динамика
от (значения по умолчанию) | на

`Simulate aging effects` — Возрастное ухудшение емкости батареи модели
от (значения по умолчанию) | на

`Nominal voltage (V)` — Номинальное напряжение
7.2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Rated capacity (Ah)` — Номинальная мощность
5.4 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Initial state-of-charge (%)` — Начальный SOC
100 (значение по умолчанию)

`Battery response time (s)` ResponseTime
30 (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

`Determined from the nominal parameters of the battery` — Разрядите определение параметра
на (значении по умолчанию) | прочь

`Maximum capacity (Ah)` — Максимальная мощность ампер-часа
5.4 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cut-off Voltage (V)` — Напряжение сокращения
5.4 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Fully charged voltage (V)` — Полностью заряженное напряжение
8.3807 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal discharge current (A)` — Номинальный текущий выброс
2.3478 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Internal resistance (Ohms)` — Внутреннее сопротивление
0.013333 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Capacity (Ah) at nominal voltage` — Мощность ампер-часа при номинальном напряжении
4.8835 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Exponential zone [Voltage (V), Capacity (Ah)]` — Экспоненциальное зональное напряжение и способность
[7.7788 0.2653] (значение по умолчанию) | неотрицательный вектор

`Discharge current [i1, i2, i3,...] (A)` — Разрядите характеристические токи графика
[6.5 13 32.5] (значение по умолчанию)

`Units` — Разрядитесь характеристика строят x - модули оси
`Time` (значение по умолчанию) | `Ampere-hour`

`Plot` — Постройте характеристики выброса

`Initial cell temperature (deg. C)` — Начальная температура батареи
20 (значение по умолчанию) | скаляр

`Nominal ambient temperature T1 (deg. C)` — Номинальная температура окружающей среды
20 (значение по умолчанию) | скаляр

`Second ambient temperature T2 (deg. C)` — Вторая температура окружающей среды
-30 (значение по умолчанию) | скаляр

`Maximum capacity (Ah)` — Максимальная мощность ампер-часа
4.8 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Initial discharge voltage (V)` — Начальное напряжение выброса
7.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Voltage at 90% maximum capacity (V)` — 90%-е максимальное полное напряжение
5.655 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Exponential zone [Voltage (V), Capacity (Ah)]` — Экспоненциальное зональное напряжение и способность
[6.58 1] (значение по умолчанию) | положительный вектор

`Thermal resistance, cell-to-ambient (deg. C/W)` — Тепловое сопротивление
0.6 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Thermal time constant, cell-to-ambient (s)` — Тепловая постоянная времени
2000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Heat loss difference [charge vs. discharge] (W)` — Различие в потере тепла
0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Initial battery age (Equivalent full cycles)` — Начальный возраст батареи
0 (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

`Aging model sampling time (s)` — Стареющее время выборки модели
`1e6` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Ambient temperature Ta1 (deg. C)` — Температура окружающей среды
25 (значение по умолчанию) | скаляр

`Capacity at EOL (End Of Life) (Ah)` — Мощность ампер-часа конца жизненного цикла
5.4*0.9 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Internal resistance at EOL (Ohms)` — Конец жизненного цикла внутреннее сопротивление
0.013333*1.2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Charge current (nominal, maximum) [Ic (A), Icmax (A)]` — Номинал и максимум заряжают токи
[2.3478, 3] (значение по умолчанию) | положительный вектор

`Discharge current (nominal, maximum) [Id (A), Idmax (A)]` — Номинал и максимум разряжают токи
[2.3478, 10] (значение по умолчанию) | положительный вектор

`Cycle life at 100% DOD, Ic and Id (Cycles)` — Жизнь цикла в 100% DOD, Ic, Id и Ta1
1500 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cycle life at 25% DOD, Ic and Id (Cycles)` — Жизнь цикла в 25% DOD, Ic, Id и Ta1
10500 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cycle life at 100% DOD, Ic and Idmax (Cycles)` — Жизнь цикла в 100% DOD, Ic, Id_max и Ta1
1000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cycle life at 100 % DOD, Icmax and Id (Cycles)` — Жизнь цикла в 100% DOD, Ic_max, Id и Ta1
1400 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Ambient temperature Ta2 (deg. C)` — Температура окружающей среды Ta2
45 (значение по умолчанию) | скаляр

`Cycle life at 100% DOD, Ic and Id (Cycles)` — Жизнь цикла в 100% DOD, Ic, Id и Ta2
950 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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