Балансировка ячейки пакета Lithium

В этом примере показано, как реализовать пассивную ячейку, балансирующуюся для пакета литий-ионного аккумулятора. Межклеточные различия в модуле создают неустойчивость в состоянии заряда ячейки и следовательно напряжениях. В этом примере запускается балансирующийся алгоритм, когда блок батарей неактивен, и различие в состоянии заряда ячейки выше определенного предопределенного значения.

Обзор модели

Параметры и входной обзор

Чтобы использовать эту модель, чтобы создать уникальный модуль батареи, сначала задайте количество ряда - и соединенные с параллелью ячейки. Затем задайте тип ячейки для всех отдельных ячеек путем выбора одной из этих опций для Выбрать параметра типа ячейки блока Battery Module:

  • Pouch

  • Can

  • Compact cylindrical

  • Regular cylindrical

Модуль батареи в этом примере включает десять подключенных последовательно ячеек мешочка.

Эти два выходных порта, SOC и Временный файл, предоставляют информацию относительно состояния заряда и температуры каждой ячейки в модуле. Тепловой порт, Amb, используется, чтобы задать температуру окружающей среды в симуляции. Электрические порты, pos и отрицательный, задают электрические положительные и отрицательные терминалы, соответственно. Эти два входных порта, FlwR и FlwT, задают управление скоростью потока жидкости хладагента батареи и вставляют температуру в модуль. Третий входной порт, SW, задает состояние переключателя, или на или прочь, для пассивной ячейки, балансирующейся через резистор.

Рисунок ниже показывает примеры элементов батареи в Pouch и Can настройки.

Рисунок ниже показывает примеры элементов батареи в Compact cylindrical и Regular cylindrical настройки.

Это параметры в модуле батареи:

  • Вектор из температур, T — Температуры, при которых ячейка или данные о модуле для варьирующихся по температуре свойств сведены в таблицу в виде вектора.

  • Отдельная ячейка оценка Ahr, базовая линия — способность Ячейки при температурах, заданных в Векторе из температур, T параметр в виде вектора.

  • Вектор из значений состояния заряда, SOC — Область значений значений между 0 и 1, в котором ячейка электрические параметры заданы в виде вектора.

  • Вектор из скоростей потока хладагента, L — значения массового расхода жидкости Хладагента, в которых задана интерполяционная таблица для охлаждения ячейки. Этот параметр должен ответить на несколько вопросов в области значений потока интереса. Этот параметр задает размер Эффективного уровня параметра теплопередачи хладагента и задан как вектор.

  • Никакое напряжение загрузки, V0 — потенциальные ценности разомкнутой цепи Ячейки в различном Векторе из значений состояния заряда, SOC и Вектора из температур, T указывает в виде матрицы.

  • Терминальное сопротивление, R0 — Ячейка омические значения сопротивления в различном Векторе из значений состояния заряда, SOC и Вектора из температур, T указывает в виде матрицы.

  • Саморазряд — опция саморазряда Ячейки; Disabled выбран для этого примера.

  • Сопротивление поляризации — значения сопротивления Поляризации в различном Векторе из значений состояния заряда, SOC и Вектора из температур, T указывает в виде матрицы.

  • Постоянная времени — Постоянная времени в различном Векторе из значений состояния заряда, SOC и Вектора из температур, T указывает в виде матрицы.

  • Количество тепла ячейки — Количество тепла отдельной ячейки в виде скаляра.

  • Теплопроводность ячейки — Ячейка проводимость через плоскость для мешочка и может ячейки или радиальная проводимость для цилиндрических ячеек в виде скаляра.

  • Коэффициент теплопередачи к окружающей среде — содействующее значение Теплопередачи в виде скаляра.

  • Количество подключенных последовательно ячеек Ns — Количество строк последовательно в виде целого числа.

  • Количество параллели соединило ячейки Np — Количество параллельных ячеек в строке в виде целого числа.

  • Выберите тип ячейки — Тип ячейки в виде любого Pouch, Can, Compact cylindrical, или Regular cylindrical.

  • Ширина ячеек — Ширина ячеек в виде скаляра.

  • Ширина ячеек — Ширина ячеек для Pouch и Can ячейки в виде скаляра.

  • Толщина ячейки — толщина Ячейки для Pouch или Can ячейки в виде скаляра.

  • Диаметр ячейки — диаметр Ячейки для Compact cylindrical или Regular cylindricalВ виде скаляра.

  • Количество цилиндрических ячеек в прямой линии — Количество цилиндрических ячеек располагается в прямой линии для упаковки в виде целого числа.

  • Вспомогательный полное сопротивление — Сопротивление, которое комбинирует все встроенное сопротивление в модуле в виде скаляра. Это сопротивление является суммой вкладки ячейки, собирательной шины, кабеля и/или сопротивлений сварки в виде скаляра.

  • Балансировка ячейки — метод балансировки Ячейки в виде любого none или passive. В этом примере этот параметр устанавливается на passive. После выбора passive балансировка ячейки, четыре параметра становятся видимыми. Эти параметры: Шунтируйте резистор, Переключатель закрыл сопротивление, Переключатель открытая проводимость и порог операции Switch. Пассивную балансировку ячейки показывают схематично в рисунке ниже:

  • Эффективный уровень теплопередачи хладагента от каждой ячейки — Оценка теплового сопротивления (W/K) теплопередачи от элементов батареи до хладагента в виде 3-D матрицы скалярных значений. 3-D матричный размер зависит от Вектора из температур, T, Вектора из скоростей потока хладагента, L и параметров NsxNp. Параметр NsxNp является общим количеством ячеек в модуле. Охлаждение батареи представлено как интерполяционная таблица или 3-D матрица размера [T, L, Ns*Np] и значения вычисляются с помощью, подробно изложил 3-D методы, такие как вычислительная гидрогазодинамика. Значения матрицы зависят от фактического аппаратного проекта системы охлаждения или холодных пластин в модуле. Эта матрица обнуляется в текущем примере в файле ee_lithium_pack_cellBalancing_ini.m.

  • Внешнее тепло — Внешний вход тепла к каждой ячейке в модуле из-за горячего компонента, помещенного около модуля в виде вектора. Это обнуляется в текущем примере.

  • Вектор из температуры первичной клетки — температура начальной буквы Ячейки в виде вектора.

  • Вектор из состояния заряда первичной клетки — начальное состояние Ячейки заряда в виде вектора. Первая ячейка является неустойчивой и имеет самое низкое состояние заряда по сравнению с другими ячейками, как задано в файле ee_lithium_pack_cellBalancing_ini.m.

  • Ячейка Ahr оценка изменения — Межклеточные изменения способности ячейки во всем Векторе из температур, T указывает для каждой ячейки в виде вектора из скалярных значений. Если вы устанавливаете этот массив на 1, вся способность ячейки является тем же самым. Значения массивов для ячейки умножаются со значением, заданным в Отдельной ячейке оценка Ahr, базовый параметр, чтобы вычислить фактическую способность или оценку Ahr ячейки.

Чтобы задать скорость потока жидкости хладагента батареи и температуру, задайте эти входные параметры:

  • FlwR — Значение между 0 и 1 в виде скаляра. Входное значение FlwR используется, чтобы динамически выбрать правильное значение скорости потока жидкости во время симуляций. Значение входа FlwR задает фактическую скорость потока жидкости в модуле. В Векторе из скоростей потока хладагента L параметр, FlwR не равняются 0 средним значениям никакому потоку, в то время как FlwR равняются 1 среднему значению самому высокому значению скорости потока жидкости. FlwR установлен в низкую стоимость 0,001 в этом примере.

  • FlwT — Положительная или отрицательная величина, что, когда суммировано к температуре окружающей среды, равняется входной температуре хладагента. Значение +15 для входа FlwT и 273.15 K в порте Amb делает входную температуру хладагента равной 273,15 + 15 = 288.15K. Значение-15 для входа FlwT и 273.15 K в Amb делает входную температуру хладагента равной 273,15 - 15 = 258.15 K. FlwT установлен в 0 в этом примере.

В этом примере блок батарей запускается при температуре окружающей среды 25 градусов Цельсия. Блок батарей неактивен и нет никакого текущего течения через него. Алгоритм балансировки ячейки активируется, когда минимальное различие в состоянии заряда ячейки больше 0,05%, и блок батарей неактивен. Алгоритм взимает переключатели завершений за все ячейки кроме той с самым низким состоянием заряда. Маленькие электрические токи через уравнительный резистор и все состояние заряда ячейки приходят почти к подобным значениям приблизительно в 2400-х.

Результаты симуляции от Simscape Logging

График ниже показов текущая батарея, состояние заряда, максимальная разница в состоянии заряда ячейки и переключающаяся операция на основе логики задан в Балансирующейся подсистеме алгоритма. Всем ячейкам, кроме первой ячейки с самым низким состоянием заряда, закрыли их переключатель и теряют энергию через уравнительный резистор. Все ячейки модуля достигают почти идентичных значений состояния заряда меньше чем за 45 минут.

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте