Battery

Поведенческая модель батареи

Библиотека:
Simscape / Электрический / Источники

Описание

Блок Battery представляет простую модель батареи. Блок имеет четыре варианта моделирования, доступные путем щелчка правой кнопкой по блоку по блок-схеме и затем выбирания подходящей опции из контекстного меню, под Simscape> Block choices:

Uninstrumented | No thermal port — Базовая модель, которая не выводит уровень заряда батареи или симулирует термальные эффекты. Этим вариантом моделирования является значение по умолчанию.
Uninstrumented | Show thermal port — Модель с осушенным тепловым портом. Эта модель не измеряет внутренний уровень заряда батареи.
Instrumented | No thermal port — Модель с отсоединенным выходным портом заряда. Эта модель не симулирует термальные эффекты.
Instrumented | Show thermal port — Модель, которая позволяет вам измерить внутренний уровень заряда батареи и симулировать термальные эффекты. И тепловой порт и выходной порт заряда отсоединены.

Оснащенные варианты имеют дополнительный порт физического сигнала, который выводит внутреннее состояние заряда. Используйте эту функциональность, чтобы изменить поведение загрузки в зависимости от состояния заряда без сложности создания средства оценки состояния заряда.

Тепловые варианты порта осушают тепловой порт, который представляет количество тепла батареи. Когда вы выберете эту опцию, обеспечьте дополнительные параметры, чтобы задать поведение батареи при второй температуре. Для получения дополнительной информации смотрите Термальные эффекты Моделирования.

Эквивалентная схема батареи составлена из основной модели батареи, сопротивление саморазряда _RSD, модель динамики заряда и серийное сопротивление _R0.

Модель батареи

Если вы выбираете Infinite для параметра Battery charge capacity блок моделирует батарею как последовательный резистор и постоянный источник напряжения. Если вы выбираете Finite для параметра Battery charge capacity блок моделирует батарею как последовательный резистор и зависимый зарядом источник напряжения. В конечном случае напряжение является функцией заряда и имеет следующее отношение:

$V = V_{0} (\frac{SOC}{1 - β (1 - SOC)})$

где:

SOC (состояние заряда) является отношением текущего заряда к расчетной емкости батареи.
V ₀ является напряжением, когда батарея полностью не заряжена ни при какой загрузке, как задано параметром Nominal voltage, Vnom.
β является константой, которая вычисляется так, чтобы напряжением батареи был V1, когда зарядом является AH1. Задайте напряжение V1 и ампер-час, оценивающий AH1 с помощью параметров блоков. AH1 является зарядом, когда без загрузок (разомкнутая цепь), напряжением является V1 и V1, меньше номинального напряжения.

Уравнение задает отношение между напряжением и остающимся зарядом. Это приближение реплицирует увеличивающийся уровень падения напряжения в значениях низкого заряда и гарантирует, что напряжение батареи становится нулевым, когда уровень заряда является нулем. Преимущество этой модели состоит в том, что требуется немного параметров, которые легко доступны в большинстве таблиц данных.

Моделирование старения батареи

Для моделей батареи с конечной способностью заряда батареи можно смоделировать ухудшение эффективности батареи в зависимости от количества циклов выброса. Это ухудшение упоминается как battery fade. Чтобы включить батарею исчезают, устанавливают параметр Battery fade на Enabled. Эта установка отсоединяет дополнительные параметры в разделе Fade.

Батарея реализаций блока исчезает путем масштабирования определенных значений параметров батареи, которые вы задаете в разделе Main, в зависимости от количества завершенных циклов выброса. Блок использует множители _AH λ, λ_R0 и λ_V1 на Ampere-hour rating, Internal resistance и значениях параметров Voltage V1 when charge is AH1, соответственно. Эти множители, в свою очередь, зависят от количества циклов выброса:

$λ_{A H} = 1 - k_{1} N^{0.5}$

$λ_{R 0} = 1 + k_{2} N^{0.5}$

$λ_{V 1} = 1 - k_{3} N$

$N = N_{0} + \frac{1}{A H} \int_{0}^{t} \frac{i (t) \cdot H (i (t))}{λ_{A H} (t)} d t$

где:

_λAH является множителем для способности номинала батареи.
_λR0 является множителем для серийного сопротивления батареи.
_λV1 является множителем для напряжения V1.
N является количеством завершенных циклов выброса.
_N0 является количеством полных циклов выброса, завершенных перед запуском симуляции.
AH является расчетной емкостью батареи в ампер-часах.
i(t) является мгновенный текущий выход батареи.
H(i(t)) является функцией Heaviside мгновенного текущего выхода батареи. Эта функция возвращается 0, если аргумент отрицателен, и 1, если аргумент положителен.

Блок вычисляет коэффициенты _k1, _k2 и _k3 путем замены значениями параметров, которые вы обеспечиваете в разделе Fade в эти уравнения батареи. Например, набор по умолчанию параметров блоков соответствует следующим содействующим значениям:

_k1 = 1e-2
_k2 = 1e-3
_k3 = 1e-3

Можно также задать начальную точку для симуляции на основе предыдущей истории выброса заряда при помощи высокоприоритетной переменной Discharge cycles. Для получения дополнительной информации смотрите Переменные.

Моделирование термических эффектов

Для тепловых вариантов блока вы обеспечиваете дополнительные параметры, чтобы задать поведение батареи при второй температуре. Расширенные уравнения для напряжения, когда тепловой порт осушен:

$V = V_{0 T} (\frac{SOC}{1 - β_{T} (1 - SOC)})$

$V_{0 T} = V_{0} (1 + λ_{V} (T - T_{1}))$

где:

T является температурой батареи.
_T1 является номинальной температурой измерения.
_λV является коэффициентом зависимости температуры параметра для V ₀.
$β_{T} = β [1 + λ_{β} (T - T_{1})] .$
_λβ является коэффициентом зависимости температуры параметра для β.
β вычисляется таким же образом как Модель Батареи, с помощью измененного температурой номинального напряжения _V0T.

Внутреннее серийное сопротивление, сопротивление саморазряда и любые динамические зарядом сопротивления являются также функциями температуры:

$R_{T} = R (1 + λ_{R} (T - T_{1}))$

где _λR является коэффициентом зависимости температуры параметра.

Все температурные коэффициенты зависимости определяются из соответствующих значений, которые вы вводите при номинальных и вторых температурах измерения. Если вы включаете динамику заряда в модель, постоянные времени меняются в зависимости от температуры таким же образом.

Температура батареи определяется из суммирования всех омических потерь, включенных в модель:

$M_{t h} \dot{T} = \sum_{i} V_{T, i}^{2} / R_{T, i}$

где:

_Mth является количеством тепла батареи.
i соответствует i th омический фактор потерь. В зависимости от того, как вы сконфигурировали блок, потери включают:
- Серийное сопротивление
- Сопротивление саморазряда
- Сначала заряжайте сегмент динамики
- Второй сегмент динамики заряда
- Третий сегмент динамики заряда
- Четвертый сегмент динамики заряда
- Пятый сегмент динамики заряда
_VT,i является падением напряжения через резистор i.
_RT,i является резистором i.

Моделирование динамики заряда

Можно смоделировать динамику заряда батареи с помощью параметра Charge dynamics:

No dynamics — Эквивалентная схема не содержит параллельных разделов RC. Нет никакой задержки между терминальным напряжением и внутренним заряженным напряжением батареи.
One time-constant dynamics — Эквивалентная схема содержит один параллельный раздел RC. Задайте постоянную времени с помощью параметра First time constant.
Two time-constant dynamics — Эквивалентная схема содержит два параллельных раздела RC. Задайте постоянные времени с помощью параметров Second time constant и First time constant.
Three time-constant dynamics — Эквивалентная схема содержит три параллельных раздела RC. Задайте постоянные времени с помощью First time constant, Second time constant и параметров Third time constant.
Four time-constant dynamics — Эквивалентная схема содержит четыре параллельных раздела RC. Задайте постоянные времени с помощью First time constant, Second time constant, Third time constant и параметров Fourth time constant.
Five time-constant dynamics — Эквивалентная схема содержит пять параллельных разделов RC. Задайте постоянные времени с помощью First time constant, Second time constant, Third time constant, Fourth time constant и параметров Fifth time constant.

Этот рисунок показывает эквивалентную схему для блока, сконфигурированного с двумя постоянными во времени движущими силами.

В схеме:

_RRC1 и _RRC2 являются параллельными сопротивлениями RC. Задайте эти значения с First polarization resistance и параметрами Second polarization resistance, соответственно.
_CRC1 и _CRC2 являются параллельными емкостями RC. Постоянная времени τ для каждого параллельного раздела связывает R и значения C с помощью отношения $C = τ / R$ . Задайте τ для каждого раздела с помощью First time constant и параметров Second time constant, соответственно.
_R0 является серийным сопротивлением. Задайте это значение параметром Internal resistance.

Моделирование старения батареи

Для моделей батареи с конечной способностью заряда батареи можно смоделировать ухудшение эффективности батареи, которое происходит, когда батарея не используется. Календарное старение влияет и на внутреннее сопротивление и на способность. В частности, увеличение сопротивления зависит различными механизмами, такими как создание Твердого интерфейса электролита (SEI) и в аноде и в катоде и коррозии текущего коллектора. Эти процессы в основном зависят от температуры устройства хранения данных, состояния заряда устройства хранения данных, и время.

Это уравнение задает терминальное увеличение сопротивления батареи из-за календарного старения:

$\begin{matrix} α_{r} (T, V_{o c}) = (b V_{o c} - c) e^{- \frac{q d}{k T}}, \\ R = R_{0} (1 + \sum_{i = 1}^{i = n} α_{r} (T_{i}, V_{o c}) (t_{i}^{a} - t_{i - 1}^{a})), \end{matrix}$

где:

_Voc является Normalized open-circuit voltage during storage, V/Vnom.
_R0 является Internal resistance.
_ti является выборкой времени, выведенной из параметра Vector of time intervals.
_Ti выведен из параметра Vector of temperatures.
b является Linear scaling for voltage, b.
c является Constant offset for voltage, c.
d является Temperature-dependent exponential increase, d.
a является Time exponent, a.
q является элементарным зарядом электрона в C.
k является Постоянная Больцмана в J/K.

Для тепловых вариантов блока, если вы устанавливаете параметр Storage condition на Fixed open-circuit voltage, необходимо задать дополнительный параметр Open-circuit voltage measurement temperature, чтобы преобразовать напряжение разомкнутой цепи устройства хранения данных в температурное независимое государство заряда во время устройства хранения данных:

$S O C = \frac{O C V (1 - β (T_{O C V_{m e a s u r e m e n t}}))}{1 - β (T_{O C V_{m e a s u r e m e n t}}) O C V} .$

Напряжение разомкнутой цепи согласно температуре устройства хранения данных затем задано этим уравнением:

$O C V_{T_{s t o r a g e}} = \frac{S O C}{1 - β (T_{s t o r a g e}) (1 - β (T_{s t o r a g e}) S O C)} .$

Наконец, это уравнение задает терминальное увеличение сопротивления батареи из-за календаря, стареющего согласно температуре устройства хранения данных:

$R = R_{0} (1 + \sum_{i = 1}^{i = n} α_{r} (T_{s t o r a g e_{i}}, O C V_{T_{s t o r a g e_{i}}}) (t_{i}^{a} - t_{i - 1}^{a})) .$

Графический вывод зарядных характеристик напряжения

Быстрая функция графика позволяет вам визуализировать зарядную характеристику напряжения для значений параметра модели батареи. Чтобы построить характеристики, щелкните правой кнопкой по блоку Battery по своей модели и, из контекстного меню, выберите Electrical> Basic characteristic. Программное обеспечение автоматически вычисляет набор условий смещения, на основе значений параметров блоков, и создает окно фигуры, содержащее график напряжения без загрузок по сравнению с состоянием заряда (SOC) для блока. Для получения дополнительной информации см. График Основные Характеристики для Блоков Батареи.

Переменные

Используйте раздел Variables интерфейса блока, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках.

В отличие от параметров блоков, переменные не имеют условной видимости. Раздел Variables перечисляет все существующие переменные в блоках. Если переменная не используется в системе уравнений, соответствующей выбранной настройке блока, значения, заданные для этой переменной, проигнорированы.

Когда вы моделируете батарею, исчезают, переменная Discharge cycles позволяет вам задать количество циклов выброса заряда, завершенных до запуска симуляции. Если вы отключаете батарею, исчезают, моделируя, эта переменная не используется блоком.

Допущения и ограничения

Сопротивление саморазряда принято, чтобы не зависеть строго от количества циклов выброса.
Для теплового варианта батареи вы обеспечиваете, исчезают данные только для ссылочной температурной операции. Блок применяется, то же самое вывело _λAH, _λR0 и множители _λV1 к значениям параметров, соответствующим второй температуре.
При использовании тепловых вариантов блока соблюдите осторожность при работе при температурах за пределами диапазона температур, ограниченного значениями Second measurement temperature и Measurement temperature. Блок использует линейную интерполяцию для выведенных коэффициентов уравнения, и результаты симуляции могут стать нефизическими за пределами заданной области. Проверки блока, что внутреннее серийное сопротивление, сопротивление саморазряда и номинальное напряжение всегда остаются положительными. Если существует нарушение, блок выдает ошибку сообщения.

Порты

Вывод

развернуть все

`q` — Уровень заряда батареи, C
физический сигнал

Порт физического сигнала, который выводит внутренний заряд в модулях кулона (C). Используйте этот выходной порт, чтобы изменить поведение загрузки в зависимости от заряда без сложности создания средства оценки состояния заряда.

Зависимости

Enabled для оснащенных вариантов блока: Instrumented | No thermal port и Instrumented | Show thermal port.

Сохранение

развернуть все

`+` — Положительный терминал
электрический

Электрический порт сохранения сопоставил с батареей положительный терминал.

`-` — Отрицательный терминал
электрический

Электрический порт сохранения сопоставил с батареей отрицательный терминал.

`H` — Количество тепла батареи
тепловой

Тепловой порт сохранения, который представляет количество тепла батареи. Когда вы осушите этот порт, обеспечьте дополнительные параметры, чтобы задать поведение батареи при второй температуре. Для получения дополнительной информации смотрите Термальные эффекты Моделирования.

Зависимости

Enabled для тепловых вариантов блока: Uninstrumented | Show thermal port и Instrumented | Show thermal port.

Параметры

развернуть все

Основной

`Nominal voltage, Vnom` — Выходное напряжение, когда батарея полностью заряжена
12 `V` (значение по умолчанию) | положительное число

Напряжение без загрузок через батарею, когда это полностью заряжено.

`Current directionality` — Включите направление тока
`Disabled` (значение по умолчанию) | `Enabled`

Разрешить ли текущую направленность. Если вы устанавливаете этот параметр на Enabled, терминальное сопротивление зависит от направления тока.

`Internal resistance` — Батарея внутреннее сопротивление
2 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Внутреннее сопротивление связи батареи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Current directionality на Disabled.

`Internal resistance during charging` — Батарея внутреннее сопротивление во время заряда
2 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Внутреннее сопротивление связи батареи во время фазы заряда.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Current directionality на Enabled.

`Internal resistance during discharging` — Батарея внутреннее сопротивление во время выброса
2 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Внутреннее сопротивление связи батареи во время фазы выброса.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Current directionality на Enabled.

`Battery charge capacity` — Выберите модель батареи
`Infinite` (значение по умолчанию) | `Finite`

Выберите одну из опций для моделирования мощности заряда батареи:

Infinite — Напряжение батареи независимо от заряда, чертившего от батареи.
Finite — Уменьшения напряжения батареи как заряд уменьшаются.

`Ampere-hour rating` — Номинальная емкость батареи, когда полностью заряжено
50 `hr*A` (значение по умолчанию) | положительное число

Максимальный (номинальный) заряд батареи в ампер-часах. Чтобы задать целевое значение для начального заряда батареи в начале симуляции, используйте высокоприоритетную переменную Charge. Для получения дополнительной информации смотрите Переменные.

Зависимости

Enabled, когда параметр Battery charge capacity устанавливается на Finite.

`Voltage V1 when charge is AH1` — Выходное напряжение на уровне AH1 заряда
11.5 `V` (значение по умолчанию) | положительное число

Основное выходное напряжение батареи, когда уровень заряда является AH1, как задано параметром Charge AH1 when no-load voltage is V1. Этот параметр должен быть меньше Nominal voltage, Vnom.

Зависимости

Enabled, когда параметр Battery charge capacity устанавливается на Finite.

`Charge AH1 when no-load voltage is V1` — Заряжайте уровень, когда выходное напряжение без загрузок будет V1
25 `hr*A` (значение по умолчанию) | положительное число

Уровень заряда батареи, соответствующий выходному напряжению без загрузок, задан параметром Voltage V1 when charge is AH1.

Зависимости

Enabled, когда параметр Battery charge capacity устанавливается на Finite.

`Self-discharge` — Выберите, смоделировать ли сопротивление саморазряда батареи
`Disabled` (значение по умолчанию) | `Enabled`

Выберите, смоделировать ли сопротивление саморазряда батареи. Блок моделирует этот эффект как резистор через терминалы основной модели батареи.

Как повышения температуры, уменьшения сопротивления саморазряда, заставляя саморазряд увеличиться. Если уменьшение в сопротивлении слишком быстро, тепловой пробой батареи и числовой нестабильности может произойти. Можно разрешить это путем выполнения любого следующего:

Уменьшите тепловое сопротивление
Уменьшите градиент сопротивления саморазряда относительно температуры
Увеличьте сопротивление саморазряда

Зависимости

Enabled, когда параметр Battery charge capacity устанавливается на Finite.

`Self-discharge resistance` — Сопротивление, которое представляет саморазряд батареи
2000 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Сопротивление через основную модель батареи, которая представляет саморазряд батареи.

Зависимости

Enabled, когда параметр Self-discharge устанавливается на Enabled.

`Open-circuit measurement temperature` — Температура разомкнутой цепи, при которой измеряются параметры блоков
298.15 `K` (значение по умолчанию) | положительное число

Температура измерения разомкнутой цепи

Зависимости

Enabled для блоков со скрытым тепловым портом.

`Measurement temperature` — Температура, при которой измеряются параметры блоков
298.15 `K` (значение по умолчанию) | положительное число

Температурный _T1, в котором измеряются параметры блоков в разделе Main. Для получения дополнительной информации смотрите Термальные эффекты Моделирования.

Зависимости

Enabled для блоков с осушенным тепловым портом.

Динамика

`Charge dynamics` — Модель динамики заряда батареи
`No dynamics` (значение по умолчанию) | `One time-constant dynamics` | `Two time-constant dynamics` | `Three time-constant dynamics` | `Four time-constant dynamics` | `Five time-constant dynamics`

Выберите, как смоделировать динамику заряда батареи. Этот параметр определяет количество параллельных разделов RC в эквивалентной схеме:

No dynamics — Эквивалентная схема не содержит параллельных разделов RC. Нет никакой задержки между терминальным напряжением и внутренним заряженным напряжением батареи.
One time-constant dynamics — Эквивалентная схема содержит один параллельный раздел RC. Задайте постоянную времени с помощью параметра First time constant.
Two time-constant dynamics — Эквивалентная схема содержит два параллельных раздела RC. Задайте постоянные времени с помощью параметров Second time constant и First time constant.
Three time-constant dynamics — Эквивалентная схема содержит три параллельных раздела RC. Задайте постоянные времени с помощью First time constant, Second time constant и параметров Third time constant.
Four time-constant dynamics — Эквивалентная схема содержит четыре параллельных раздела RC. Задайте постоянные времени с помощью First time constant, Second time constant, Third time constant и параметров Fourth time constant.
Five time-constant dynamics — Эквивалентная схема содержит пять параллельных разделов RC. Задайте постоянные времени с помощью First time constant, Second time constant, Third time constant, Fourth time constant и параметров Fifth time constant.

`First polarization resistance` — Первое сопротивление RC
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Сопротивление первого параллельного раздела RC. Этот параметр, в основном, влияет на омические потери раздела RC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Charge dynamics на One time-constant dynamics, Two time-constant dynamics, Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics, или Five time-constant dynamics.

`First time constant` — Первая постоянная времени RC
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

Постоянная времени первого параллельного раздела RC. Это значение равно RC и влияет на динамику раздела RC.

Зависимости

`Second polarization resistance` — Второе сопротивление RC
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Сопротивление второго параллельного раздела RC. Этот параметр, в основном, влияет на омические потери раздела RC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Charge dynamics на Two time-constant dynamics, Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics, или Five time-constant dynamics.

`Second time constant` — Вторая постоянная времени RC
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

Постоянная времени второго параллельного раздела RC. Это значение равно RC и влияет на динамику раздела RC.

Зависимости

`Third polarization resistance` — Третье сопротивление RC
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Сопротивление третьего параллельного раздела RC. Этот параметр, в основном, влияет на омические потери раздела RC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Charge dynamics на Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics, или Five time-constant dynamics.

`Third time constant` — Третья постоянная времени RC
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

Постоянная времени третьего параллельного раздела RC. Это значение равно RC и влияет на динамику раздела RC.

Зависимости

`Fourth polarization resistance` — Четвертое сопротивление RC
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Сопротивление четвертого параллельного раздела RC. Этот параметр, в основном, влияет на омические потери раздела RC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Charge dynamics на Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

`Fourth time constant` — Четвертая постоянная времени RC
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

Постоянная времени четвертого параллельного раздела RC. Это значение равно RC и влияет на динамику раздела RC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Charge dynamics на Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

`Fifth polarization resistance` — Пятое сопротивление RC
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Сопротивление пятого параллельного раздела RC. Этот параметр, в основном, влияет на омические потери раздела RC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Charge dynamics на Five time-constant dynamics.

`Fifth time constant` — Пятая постоянная времени RC
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

Постоянная времени пятого параллельного раздела RC. Это значение равно RC и влияет на динамику раздела RC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Charge dynamics на Five time-constant dynamics.

Исчезнуть

`Battery fade` — Выберите ли к ухудшению эффективности батареи модели со старением
`Disabled` (значение по умолчанию) | `Enabled`

Выберите, включать ли батарею, исчезают, моделируя:

Disabled — Эффективность батареи не является зависимым возраста.
Enabled — Эффективность батареи изменяется в зависимости от количества завершенных циклов выброса заряда. Выбирание этой опции отсоединяет дополнительные параметры в этом разделе, которые задают эффективность батареи после определенного числа циклов выброса. Блок использует эти значения параметров, чтобы вычислить масштабирующиеся коэффициенты _k1, _k2 и _k3. Для получения дополнительной информации смотрите, что Батарея Моделирования Исчезает.

Зависимости

Enabled, когда параметр Battery charge capacity в разделе Main устанавливается на Finite. Если Battery charge capacity является Infinite, раздел Fade пуст.

`Number of discharge cycles, N` — Количество циклов, которое задает второй набор точек данных
100 (значение по умолчанию) | положительное число

Количество циклов выброса заряда, после которых измеряются другие параметры в этом разделе. Этот второй набор точек данных задает масштабирующиеся коэффициенты _k1, _k2, и _k3, используемый в моделировании батареи, исчезает.

Зависимости

Enabled, когда параметр Battery fade устанавливается на Enabled.

`Ampere-hour rating after N discharge cycles` — Максимальная емкость батареи после N разряжает циклы
45 `hr*A` (значение по умолчанию) | положительное число

Максимальный заряд батареи, в ампер-часах, после количества циклов выброса задан параметром Number of discharge cycles, N.

Зависимости

Enabled, когда параметр Battery fade устанавливается на Enabled.

`Internal resistance after N discharge cycles` — Батарея внутреннее сопротивление после N разряжает циклы
2.02 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Батарея внутреннее сопротивление после количества циклов выброса задана параметром Number of discharge cycles, N.

Зависимости

Enabled, когда параметр Battery fade устанавливается на Enabled и Current Directionality установлен в Disabled.

`Average internal resistance after N discharge cycles` — Среднее значение батареи внутреннее сопротивление после N разряжает циклы
2.02 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Среднее значение заряда батареи и разряжает внутреннее сопротивление после количества циклов выброса, заданных параметром Number of discharge cycles, N.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Battery fade и Current directionality к Enabled.

`Voltage V1 at charge AH1 after N discharge cycles` — Выходное напряжение на уровне AH1 заряда после N разряжает циклы
10.35 `V` (значение по умолчанию) | положительное число

Основное выходное напряжение модели батареи, на уровне AH1 заряда, после количества циклов выброса задано параметром Number of discharge cycles, N.

Зависимости

Enabled, когда параметр Battery fade устанавливается на Enabled.

Календарное старение

Чтобы отсоединить эти параметры, во вкладке Main, устанавливают Battery charge capacity на Finite.

`Calendar aging` — Календарь стареющая опция
`Disabled` (значение по умолчанию) | `Enabled`

Разрешить ли календарное старение батареи.

`Storage condition` — Условие хранения
`Fixed open-circuit voltage` (значение по умолчанию) | `Fixed state of charge`

Задать ли напряжение разомкнутой цепи или состояние заряда во время устройства хранения данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Calendar aging на Enabled.

`Normalized open-circuit voltage during storage, V/Vnom` — Нормированное напряжение разомкнутой цепи во время устройства хранения данных
0.9 (значение по умолчанию) | скаляр

Нормированное напряжение разомкнутой цепи во время устройства хранения данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Calendar aging на Enabled и Storage condition к Fixed open-circuit voltage.

`Open-circuit measurement temperature` — Температура разомкнутой цепи
298.15 `K` (значение по умолчанию) | положительное число

Температура измерения разомкнутой цепи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, отсоедините блок тепловой порт и установите Calendar aging на Enabled и Storage condition к Fixed open-circuit voltage.

`State of charge during storage (%)` — Состояние заряда процента во время устройства хранения данных
60 (значение по умолчанию) | положительное число

Состояние заряда во время устройства хранения данных, в проценте.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Calendar aging на Enabled и Storage condition к Fixed state of charge.

`Vector of time intervals` — Временные интервалы
[0] `d` (значение по умолчанию) | скаляр

Временные интервалы. Этот параметр должен быть равен в размере Vector of temperatures.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Calendar aging на Enabled.

`Vector of temperatures` — Температуры устройства хранения данных
[273] `K` (значение по умолчанию) | скаляр

Набор температур устройства хранения данных. Этот параметр должен быть равен в размере Vector of time intervals.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Calendar aging на Enabled.

`Linear scaling for voltage, b` — Напряжение линейное масштабирование
`2.2134e6` (значение по умолчанию) | скаляр

Линейный масштабный коэффициент для напряжения разомкнутой цепи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Calendar aging на Enabled.

`Constant offset for voltage, c` — Напряжение постоянное смещение
`1.632e6` (значение по умолчанию) | скаляр

Постоянное смещение для напряжения разомкнутой цепи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Calendar aging на Enabled.

`Temperature-dependent exponential increase, d` — Температурно-зависимое экспоненциальное увеличение
0.515833569 `V` (значение по умолчанию) | скаляр

Температурно-зависимое экспоненциальное увеличение.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Calendar aging на Enabled.

`Time exponent, a` — Экспонента времени
0.75 (значение по умолчанию) | скаляр

Экспонента времени.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Calendar aging на Enabled.

Температурная зависимость

Этот раздел появляется только для блоков с осушенным тепловым портом. Для получения дополнительной информации смотрите Термальные эффекты Моделирования.

`Nominal voltage at second measurement temperature` — Выходное напряжение, когда батарея полностью заряжена
12 `V` (значение по умолчанию) | положительное число

Напряжение без загрузок через батарею при второй температуре измерения, когда это полностью заряжено.

`Internal resistance at second measurement temperature` — Батарея внутреннее сопротивление
2.2 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Внутреннее сопротивление связи батареи при второй температуре измерения.

`Voltage V1 at second measurement temperature` — Выходное напряжение на уровне AH1 заряда
11.4 `V` (значение по умолчанию) | положительное число

Основное выходное напряжение модели батареи при второй температуре измерения и на уровне AH1 заряда, как задано параметром Charge AH1 when no-load voltage is V1.

Зависимости

Enabled, когда параметр Battery charge capacity в разделе Main устанавливается на Finite.

`Self-discharge resistance at second measurement temperature` — Сопротивление, которое представляет саморазряд батареи
2200 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Сопротивление через основную модель батареи при второй температуре измерения. Это сопротивление представляет саморазряд.

Зависимости

Enabled, когда параметр Self-discharge resistance в разделе Main устанавливается на Enabled.

`First polarization resistance at second measurement temperature` — Первое сопротивление RC при второй температуре измерения
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Сопротивление первого параллельного раздела RC при второй температуре измерения.

Зависимости

`First time constant at second measurement temperature` — Первая постоянная времени RC при второй температуре измерения
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

Постоянная времени первого параллельного раздела RC при второй температуре измерения.

Зависимости

`Second polarization resistance at second measurement temperature` — Второе сопротивление RC при второй температуре измерения
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Сопротивление второго параллельного раздела RC при второй температуре измерения.

Зависимости

`Second time constant at second measurement temperature` — Вторая постоянная времени RC при второй температуре измерения
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

Постоянная времени второго параллельного раздела RC при второй температуре измерения.

Зависимости

`Third polarization resistance at second measurement temperature` — Третье сопротивление RC при второй температуре измерения
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Сопротивление третьего параллельного раздела RC при второй температуре измерения.

Зависимости

`Third time constant at second measurement temperature` — Третья постоянная времени RC при второй температуре измерения
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

Постоянная времени третьего параллельного раздела RC при второй температуре измерения.

Зависимости

`Fourth polarization resistance at second measurement temperature` — Четвертое сопротивление RC при второй температуре измерения
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Сопротивление четвертого параллельного раздела RC при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Charge dynamics на Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

`Fourth time constant at second measurement temperature` — Четвертая постоянная времени RC при второй температуре измерения
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

Постоянная времени четвертого параллельного раздела RC при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Charge dynamics на Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

`Fifth polarization resistance at second measurement temperature` — Пятое сопротивление RC при второй температуре измерения
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

Сопротивление пятого параллельного раздела RC при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Charge dynamics на Five time-constant dynamics.

`Fifth time constant at second measurement temperature` — Пятая постоянная времени RC при второй температуре измерения
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

Постоянная времени пятого параллельного раздела RC при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Charge dynamics на Five time-constant dynamics.

`Second measurement temperature` — Температура, при которой измеряются параметры блоков в этом разделе
273.15 `K` (значение по умолчанию) | положительное число

Температурный T ₂, в котором измеряются параметры блоков в разделе Temperature Dependence. Для получения дополнительной информации смотрите Термальные эффекты Моделирования.

Чтобы задать начальную температуру в начале симуляции, используйте высокоприоритетную переменную Temperature. Для получения дополнительной информации смотрите Переменные.

Тепловой порт

`Thermal mass` — Количество тепла сопоставлено с тепловым портом
30000 `J/K` (значение по умолчанию) | положительное число

Количество тепла сопоставлено с тепловым портом H. Это представляет энергию, требуемую повысить температуру теплового порта одной степенью.

Примеры модели

Заряд батареи HV / Выброс

Высоковольтная батарея как используемые в гибридных электромобилях. Модель использует реалистическую ссылку DC текущий профиль, который происходит из динамического ездового цикла. Общее время симуляции составляет 3 600 секунд.

Свинцово-кислотная батарея

Смоделируйте свинцово-кислотный элемент батареи с помощью языка Simscape™, чтобы реализовать нелинейные уравнения компонентов эквивалентной схемы. Таким образом, в противоположность моделированию полностью в Simulink®, связь между компонентами модели и задающие физические уравнения более понятны. Для уравнений определения и их валидации, смотрите Джеки, R. "Простой, Эффективный Свинцово-кислотный Процесс Моделирования Батареи для Выбора Компонента Электрической системы", SAE World Congress & Exhibition, апрель 2007, касательно 2007-01-0778.

Ссылки

[1] Ramadass, P., Б. Харан, Р. Э. Вайт и Б. Н. Попов. “Математическое моделирование способности исчезает Литий-ионных ячеек”. Журнал Источников питания. 123 (2003), стр 230–240.

[2] Ning, G., Б. Харан и Б. Н. Попов. “Способность исчезает исследование литий-ионных аккумуляторов, циклически повторенных на высоких уровнях выброса”. Журнал Источников питания. 117 (2003), стр 160–169.

Расширенные возможности

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

Представленный в R2008b

Документация

Battery

Описание

Модель батареи

Моделирование старения батареи

Моделирование термических эффектов

Моделирование динамики заряда

Моделирование старения батареи

Графический вывод зарядных характеристик напряжения

Переменные

Допущения и ограничения

Порты

Вывод

q — Уровень заряда батареи, C физический сигнал

Зависимости

Сохранение

+ — Положительный терминал электрический

- — Отрицательный терминал электрический

H — Количество тепла батареи тепловой

Зависимости

Параметры

Основной

Nominal voltage, Vnom — Выходное напряжение, когда батарея полностью заряжена12 V (значение по умолчанию) | положительное число

Current directionality — Включите направление тока Disabled (значение по умолчанию) | Enabled

Internal resistance — Батарея внутреннее сопротивление2 Ohm (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Internal resistance during charging — Батарея внутреннее сопротивление во время заряда2 Ohm (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Internal resistance during discharging — Батарея внутреннее сопротивление во время выброса2 Ohm (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Battery charge capacity — Выберите модель батареи Infinite (значение по умолчанию) | Finite

Ampere-hour rating — Номинальная емкость батареи, когда полностью заряжено50 hr*A (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Voltage V1 when charge is AH1 — Выходное напряжение на уровне AH1 заряда11.5 V (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Charge AH1 when no-load voltage is V1 — Заряжайте уровень, когда выходное напряжение без загрузок будет V125 hr*A (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Self-discharge — Выберите, смоделировать ли сопротивление саморазряда батареи Disabled (значение по умолчанию) | Enabled

Зависимости

Self-discharge resistance — Сопротивление, которое представляет саморазряд батареи2000 Ohm (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Open-circuit measurement temperature — Температура разомкнутой цепи, при которой измеряются параметры блоков298.15 K (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Measurement temperature — Температура, при которой измеряются параметры блоков298.15 K (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Динамика

Charge dynamics — Модель динамики заряда батареи No dynamics (значение по умолчанию) | One time-constant dynamics | Two time-constant dynamics | Three time-constant dynamics | Four time-constant dynamics | Five time-constant dynamics

First polarization resistance — Первое сопротивление RC0.005 Ohm (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

First time constant — Первая постоянная времени RC30 s (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Second polarization resistance — Второе сопротивление RC0.005 Ohm (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Second time constant — Вторая постоянная времени RC30 s (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Third polarization resistance — Третье сопротивление RC0.005 Ohm (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Third time constant — Третья постоянная времени RC30 s (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Fourth polarization resistance — Четвертое сопротивление RC0.005 Ohm (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Fourth time constant — Четвертая постоянная времени RC30 s (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Fifth polarization resistance — Пятое сопротивление RC0.005 Ohm (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Fifth time constant — Пятая постоянная времени RC30 s (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Исчезнуть

Battery fade — Выберите ли к ухудшению эффективности батареи модели со старением Disabled (значение по умолчанию) | Enabled

Зависимости

Number of discharge cycles, N — Количество циклов, которое задает второй набор точек данных100 (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Ampere-hour rating after N discharge cycles — Максимальная емкость батареи после N разряжает циклы45 hr*A (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Internal resistance after N discharge cycles — Батарея внутреннее сопротивление после N разряжает циклы2.02 Ohm (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Average internal resistance after N discharge cycles — Среднее значение батареи внутреннее сопротивление после N разряжает циклы2.02 Ohm (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

Voltage V1 at charge AH1 after N discharge cycles — Выходное напряжение на уровне AH1 заряда после N разряжает циклы10.35 V (значение по умолчанию) | положительное число

Зависимости

`q` — Уровень заряда батареи, C
физический сигнал

`+` — Положительный терминал
электрический

`-` — Отрицательный терминал
электрический

`H` — Количество тепла батареи
тепловой

`Nominal voltage, Vnom` — Выходное напряжение, когда батарея полностью заряжена
12 `V` (значение по умолчанию) | положительное число

`Current directionality` — Включите направление тока
`Disabled` (значение по умолчанию) | `Enabled`

`Internal resistance` — Батарея внутреннее сопротивление
2 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Internal resistance during charging` — Батарея внутреннее сопротивление во время заряда
2 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Internal resistance during discharging` — Батарея внутреннее сопротивление во время выброса
2 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Battery charge capacity` — Выберите модель батареи
`Infinite` (значение по умолчанию) | `Finite`

`Ampere-hour rating` — Номинальная емкость батареи, когда полностью заряжено
50 `hr*A` (значение по умолчанию) | положительное число

`Voltage V1 when charge is AH1` — Выходное напряжение на уровне AH1 заряда
11.5 `V` (значение по умолчанию) | положительное число

`Charge AH1 when no-load voltage is V1` — Заряжайте уровень, когда выходное напряжение без загрузок будет V1
25 `hr*A` (значение по умолчанию) | положительное число

`Self-discharge` — Выберите, смоделировать ли сопротивление саморазряда батареи
`Disabled` (значение по умолчанию) | `Enabled`

`Self-discharge resistance` — Сопротивление, которое представляет саморазряд батареи
2000 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Open-circuit measurement temperature` — Температура разомкнутой цепи, при которой измеряются параметры блоков
298.15 `K` (значение по умолчанию) | положительное число

`Measurement temperature` — Температура, при которой измеряются параметры блоков
298.15 `K` (значение по умолчанию) | положительное число

`Charge dynamics` — Модель динамики заряда батареи
`No dynamics` (значение по умолчанию) | `One time-constant dynamics` | `Two time-constant dynamics` | `Three time-constant dynamics` | `Four time-constant dynamics` | `Five time-constant dynamics`

`First polarization resistance` — Первое сопротивление RC
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`First time constant` — Первая постоянная времени RC
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

`Second polarization resistance` — Второе сопротивление RC
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Second time constant` — Вторая постоянная времени RC
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

`Third polarization resistance` — Третье сопротивление RC
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Third time constant` — Третья постоянная времени RC
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

`Fourth polarization resistance` — Четвертое сопротивление RC
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Fourth time constant` — Четвертая постоянная времени RC
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

`Fifth polarization resistance` — Пятое сопротивление RC
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Fifth time constant` — Пятая постоянная времени RC
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

`Battery fade` — Выберите ли к ухудшению эффективности батареи модели со старением
`Disabled` (значение по умолчанию) | `Enabled`

`Number of discharge cycles, N` — Количество циклов, которое задает второй набор точек данных
100 (значение по умолчанию) | положительное число

`Ampere-hour rating after N discharge cycles` — Максимальная емкость батареи после N разряжает циклы
45 `hr*A` (значение по умолчанию) | положительное число

`Internal resistance after N discharge cycles` — Батарея внутреннее сопротивление после N разряжает циклы
2.02 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Average internal resistance after N discharge cycles` — Среднее значение батареи внутреннее сопротивление после N разряжает циклы
2.02 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Voltage V1 at charge AH1 after N discharge cycles` — Выходное напряжение на уровне AH1 заряда после N разряжает циклы
10.35 `V` (значение по умолчанию) | положительное число

`Calendar aging` — Календарь стареющая опция
`Disabled` (значение по умолчанию) | `Enabled`

`Storage condition` — Условие хранения
`Fixed open-circuit voltage` (значение по умолчанию) | `Fixed state of charge`

`Normalized open-circuit voltage during storage, V/Vnom` — Нормированное напряжение разомкнутой цепи во время устройства хранения данных
0.9 (значение по умолчанию) | скаляр

`Open-circuit measurement temperature` — Температура разомкнутой цепи
298.15 `K` (значение по умолчанию) | положительное число

`State of charge during storage (%)` — Состояние заряда процента во время устройства хранения данных
60 (значение по умолчанию) | положительное число

`Vector of time intervals` — Временные интервалы
[0] `d` (значение по умолчанию) | скаляр

`Vector of temperatures` — Температуры устройства хранения данных
[273] `K` (значение по умолчанию) | скаляр

`Linear scaling for voltage, b` — Напряжение линейное масштабирование
`2.2134e6` (значение по умолчанию) | скаляр

`Constant offset for voltage, c` — Напряжение постоянное смещение
`1.632e6` (значение по умолчанию) | скаляр

`Temperature-dependent exponential increase, d` — Температурно-зависимое экспоненциальное увеличение
0.515833569 `V` (значение по умолчанию) | скаляр

`Time exponent, a` — Экспонента времени
0.75 (значение по умолчанию) | скаляр

`Nominal voltage at second measurement temperature` — Выходное напряжение, когда батарея полностью заряжена
12 `V` (значение по умолчанию) | положительное число

`Internal resistance at second measurement temperature` — Батарея внутреннее сопротивление
2.2 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Voltage V1 at second measurement temperature` — Выходное напряжение на уровне AH1 заряда
11.4 `V` (значение по умолчанию) | положительное число

`Self-discharge resistance at second measurement temperature` — Сопротивление, которое представляет саморазряд батареи
2200 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`First polarization resistance at second measurement temperature` — Первое сопротивление RC при второй температуре измерения
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`First time constant at second measurement temperature` — Первая постоянная времени RC при второй температуре измерения
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

`Second polarization resistance at second measurement temperature` — Второе сопротивление RC при второй температуре измерения
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Second time constant at second measurement temperature` — Вторая постоянная времени RC при второй температуре измерения
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

`Third polarization resistance at second measurement temperature` — Третье сопротивление RC при второй температуре измерения
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Third time constant at second measurement temperature` — Третья постоянная времени RC при второй температуре измерения
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

`Fourth polarization resistance at second measurement temperature` — Четвертое сопротивление RC при второй температуре измерения
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Fourth time constant at second measurement temperature` — Четвертая постоянная времени RC при второй температуре измерения
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

`Fifth polarization resistance at second measurement temperature` — Пятое сопротивление RC при второй температуре измерения
0.005 `Ohm` (значение по умолчанию) | положительное число

`Fifth time constant at second measurement temperature` — Пятая постоянная времени RC при второй температуре измерения
30 `s` (значение по умолчанию) | положительное число

`Second measurement temperature` — Температура, при которой измеряются параметры блоков в этом разделе
273.15 `K` (значение по умолчанию) | положительное число

`Thermal mass` — Количество тепла сопоставлено с тепловым портом
30000 `J/K` (значение по умолчанию) | положительное число

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