В этом примере показано, как смоделировать автомобильный блок батарей для задач терморегулирования. Блок батарей состоит из нескольких модулей батареи, которые являются комбинациями ячеек последовательно и параллели. Каждый элемент батареи моделируется с помощью блока Battery (Table-Based) Simscape Electrical. В этом примере начальная температура и состояние заряда являются тем же самым для всех ячеек. Четыре модуля батареи, три подобных и одно отличие от других трех, соединяются последовательно, чтобы симулировать блок батарей. Результаты в этом примере принимают начальную температуру окружающей среды, равную 25 степеням Цельсия. Подсистема Средств управления Хладагентом задает логику, используемую, чтобы определить скорость потока жидкости хладагента блока батарей.
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
Этот пример использует ячейки типа мешочка. Модуль A, B и C состоит из пяти подключенных последовательно и двух соединенных с параллелью ячеек. Модуль D состоит из шести подключенных последовательно и двух соединенных с параллелью ячеек.
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.
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.
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 none.
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. Эффективностью холодной пластины управляют с помощью входных значений FlwR и FlwT.
Внешнее тепло — Внешний вход тепла к каждой ячейке в модуле из-за горячего компонента, помещенного около модуля в виде вектора.
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.
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.
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
В этом примере блок батарей состоит из четырех модулей, соединенных последовательно. Первые три модуля идентичны. Четвертый модуль имеет различное количество ячеек, Ns4, и охлаждение КПД, coolantQ4, заданный в ee_lithium_pack_cooling_ini.m файл. Кабели, смоделированные как резисторы, соединяют модули друг с другом. Все модули имеют различную скорость потока жидкости хладагента. Блок Flow Divide в подсистеме Блока батарей определяет скорость потока жидкости, которая достигает каждого модуля батареи.
Подсистема Управления Хладагентом отслеживает минимальные и максимальные температуры в блоке батарей. Эта подсистема вычисляет скорость потока жидкости на основе самого большого значения между различием в максимуме и минимальными температурами ячейки в пакете и различием в максимальной температуре в пакете и значении в порте Amb. Для различия 10 градусов Цельсия или больше, FlwR установлен в 1, еще он линейно масштабируется до нуля, когда нет никакого перепада температур между различными ячейками, и температура блока батарей очень близка набор значений в порте Amb. В этом примере хладагент вставил температуру, заданную в coolantTemp переменная рабочей области в ee_lithium_pack_cooling_ini.m файл, является постоянным.
Этот пример симулирует профиль диска 600 секунд. Скорость потока жидкости увеличивается наряду с температурой блока батарей, ведя к лучшему охлаждению блока батарей.
