Документация Engee

Battery

Модель батареи.

Тип: AcausalElectricPowerSystems.Sources.Battery

battery

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Sources/Battery

Описание

Блок Battery представляет собой простую модель батареи. Вы также можете использовать порт вывода заряда и тепловой порт батареи.

Чтобы измерить уровень внутреннего заряда батареи, в разделе Main установите флажок для параметра Expose charge measurement port. Это действие отображает дополнительный порт q, который выводит текущее значение заряда батареи. Используйте эту функциональность для изменения поведения нагрузки в зависимости от состояния заряда, не прибегая к сложностям построения измерителя уровня заряда.

Чтобы смоделировать тепловые эффекты батареи, в разделе Thermal Port установите флажок для параметра Enable thermal port. Это действие открывает дополнительный тепловой порт H. При выборе этого режима необходимо ввести дополнительные параметры, в частности необходимо задать вторую температуру. Дополнительные сведения см. в разделе Моделирование тепловых эффектов.

Эквивалентная схема батареи состоит из фундаментальной модели батареи, сопротивления саморазряда , модели динамики заряда и последовательного сопротивления .

battery scheme 1

Модель батареи

Если для параметра Battery charge capacity выбрать значение Infinite, то блок смоделирует батарею как последовательный резистор и источник постоянного напряжения. При этом уровень заряда не меняется со временем.

Если для параметра Battery charge capacity выбрать значение Finite, блок моделирует батарею как последовательный резистор и источник напряжения, зависящий от заряда. В этом случае напряжение является функцией заряда и имеет следующую зависимость:

где

  • (состояние заряда) — отношение текущего заряда к номинальной емкости батареи;

  • — напряжение, когда батарея полностью заряжена при отсутствии нагрузки (номинальное напряжение). Задается параметром Nominal voltage;

  • — это коэффициент, который рассчитывается таким образом, чтобы напряжение батареи было при заряде . Задайте напряжение и емкость ячейки с помощью параметров блока. — это заряд, когда напряжение холостого хода (разомкнутой цепи) равно , а меньше номинального напряжения.

Уравнение определяет приблизительную зависимость между напряжением и оставшимся зарядом. Эта аппроксимация воспроизводит возрастающую скорость падения напряжения при низких значениях заряда и гарантирует, что напряжение батареи становится равным нулю, когда уровень заряда равен нулю. Преимущество этой модели в том, что она требует небольшого количества параметров, которые легко доступны в большинстве технических паспортов.

Моделирование угасания батареи

Для моделей батарей с конечной емкостью заряда можно смоделировать ухудшение характеристик батареи в зависимости от количества циклов разряда. Это ухудшение называется угасанием батареи. Чтобы использовать его, установите флажок для параметра Enable fade. Эта настройка открывает дополнительные параметры в разделе Fade.

Блок реализует уменьшение заряда батареи путем масштабирования определенных значений параметров батареи, которые вы указываете в разделе Main, в зависимости от количества завершенных циклов разряда. Блок использует множители , и для значений параметров Cell capacity (Ah rating), Internal resistance и Voltage V1 when charge is AH1 соответственно. Эти множители, в свою очередь, зависят от количества циклов разряда:







где

  • — множитель для номинальной емкости батареи;

  • — множитель для последовательного сопротивления батареи;

  • — множитель для напряжения ;

  • — количество выполненных циклов разряда;

  • — количество полных циклов разряда, завершенных до начала моделирования;

  • — номинальная емкость батареи в ампер-часах;

  • — мгновенный выходной ток батареи;

  • — функция Хевисайда («ступенька») для мгновенного выходного тока батареи. Эта функция возвращает 0, если аргумент отрицательный, и 1, если аргумент положительный.

Блок вычисляет коэффициенты , и , подставляя значения параметров, указанные в разделе Fade, в эти уравнения батареи. Например, набор параметров блока по умолчанию соответствует следующим значениям коэффициентов:

  • ;

  • ;

  • .

Вы также можете определить начальную точку для моделирования на основе предыдущей истории заряда-разряда с помощью высокоприоритетной переменной Discharge cycles.

Моделирование тепловых эффектов

Если установлен флажок для параметра Enable thermal port, то для определения поведения батареи необходимо задать дополнительные параметры при второй температуре. Расширенные уравнения для напряжения, когда вы выставляете тепловой порт, следующие:



где

  • — температура батареи;

  • — номинальная температура измерения;

  • — коэффициент зависимости параметра от температуры для ;

  • ;

  • — коэффициент зависимости параметра от температуры для ;

  • — рассчитывается так же, как описано в разделе Модель батареи, с использованием модифицированного по температуре номинального напряжения .

Внутреннее последовательное сопротивление, сопротивление саморазряда и любые зарядно-динамические сопротивления также являются функциями температуры:

где — коэффициент зависимости параметра от температуры.

Все коэффициенты температурной зависимости определяются из соответствующих значений, которые вы вводите для номинальной и второй температуры измерения. Если в модель включена динамика заряда, то постоянные времени изменяются в зависимости от температуры аналогичным образом.

Температура батареи определяется суммированием всех омических потерь, включенных в модель:

где

  • — тепловая масса батареи;

  • — номер участника омических потерь. В зависимости от конфигурации блока потери могут быть следующими:

    • последовательное сопротивление;

    • сопротивление саморазряда;

    • первый сегмент динамики заряда;

    • второй сегмент динамики заряда;

    • третий сегмент динамики заряда;

    • четвертый сегмент динамики заряда;

    • пятый сегмент динамики заряда;

  • — падение напряжения на -м сопротивлении;

  • — -е сопротивление.

Моделирование динамики заряда

Вы можете смоделировать динамику заряда батареи с помощью параметра Charge dynamics:

  • No dynamics — эквивалентная схема не содержит параллельных RC-секций. Задержка между напряжением на контактах и внутренним напряжением заряда батареи отсутствует.

  • One time-constant dynamics — эквивалентная схема содержит одну параллельную RC-секцию. Укажите постоянную времени с помощью параметра First time constant.

  • Two time-constant dynamics — эквивалентная схема содержит две параллельные RC-секции. Задайте постоянные времени с помощью параметров First time constant и Second time constant.

  • Three time-constant dynamics — эквивалентная схема содержит три параллельных RC-секции. Задайте постоянные времени с помощью параметров First time constant, Second time constant и Third time constant.

  • Four time-constant dynamics — эквивалентная схема содержит четыре параллельных RC-секции. Задайте постоянные времени с помощью параметров First time constant, Second time constant, Third time constant и Fourth time constant.

  • Five time-constant dynamics — эквивалентная схема содержит пять параллельных RC-секций. Укажите постоянные времени, используя параметры First time constant, Second time constant, Third time constant, Fourth time constant и Fifth time constant.

На этом рисунке показана эквивалентная схема для блока, сконфигурированного с двумя динамиками с постоянными времени.

battery scheme 2

На схеме:

  • и — параллельные RC-сопротивления. Задайте эти значения с помощью параметров First polarization resistance и Second polarization resistance соответственно;

  • и — параллельные RC-емкости. Постоянная времени для каждой параллельной секции связывает значения R и C с помощью соотношения . Задайте для каждой секции с помощью параметров First time constant и Second time constant соответственно;

  • — последовательное сопротивление. Задайте это значение с помощью параметра Internal resistance.

Моделирование старения батарей

Для моделей батарей с конечной емкостью заряда можно смоделировать ухудшение характеристик батареи, которое происходит, когда она не используется. Для этого необходимо установить флажок для параметра Calendar aging. Календарное старение влияет как на внутреннее сопротивление, так и на емкость. В частности, увеличение сопротивления зависит от различных механизмов, таких как образование твердого электролитного интерфейса (SEI) на аноде и катоде и коррозия токоприемника. Эти процессы в основном зависят от температуры хранения, состояния заряда и времени.

Блок Battery применяет календарное старение только во время инициализации. Когда вы устанавливаете флажок параметра Calendar aging, в настройках блока появляется параметр Vector of time intervals, который хранит интервалы времени, когда батарея старела до начала симуляции. Календарное старение во время симуляции этим параметром не охватывается.

Это уравнение определяет увеличение сопротивления контактов батареи в результате календарного старения:



где

  • — напряжение разомкнутой цепи нормированное к номинальному значению. Параметр Normalized open-circuit voltage during storage, V/Vnom;

  • — внутреннее сопротивление. Параметр Internal resistance;

  • — значения времени, полученные из параметра Vector of time intervals;

  • — значения температур, полученные из параметра Vector of temperatures;

  • — количество элементов в векторе температур;

  • — линейный масштаб напряжения. Параметр Linear scaling for voltage, b;

  • — постоянное смещение напряжения. Параметр Constant offset for voltage, c;

  • — экспоненциальное увеличение, зависящее от температуры. Параметр Temperature-dependent exponential increase, d;

  • — показатель времени. Параметр Time exponent, a;

  • — заряд электрона, Кл;

  • — постоянная Больцмана, Дж/К.

Переменная R_age_multiplier в Инспекторе данных хранит данные о календарном старении батареи в контактах с нарастающим сопротивлением:

Для опций теплового моделирования блока, если для параметра Storage condition установлено значение Fixed open-circuit voltage, то нужно указать дополнительный параметр Open-circuit measurement temperature, чтобы преобразовать напряжение разомкнутой цепи хранения в независимое от температуры состояние заряда во время хранения:

Напряжение разомкнутой цепи в зависимости от температуры хранения определяется по этому уравнению:

Наконец, это уравнение определяет увеличение сопротивления выводов батареи в результате календарного старения в зависимости от температуры хранения:

Допущения и ограничения

  • Предполагается, что сопротивление саморазряда не зависит от количества циклов разряда.

  • Для варианта теплового моделирования батареи вы предоставляете данные о затухании только для работы при эталонной температуре. Блок применяет те же множители , и к значениям параметров, соответствующих второй температуре.

  • При использовании опций моделирования теплового блока соблюдайте осторожность при работе при температурах, выходящих за пределы температурного диапазона, ограниченного значениями параметров Measurement temperature и Second measurement temperature. Блок использует линейную интерполяцию для коэффициентов производных уравнений, и результаты моделирования могут стать нефизичными за пределами указанного диапазона.

Переменные

Используйте группу параметров Initial Targets, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных параметров блока перед моделированием. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Порты

Ненаправленные

# + — положительный контакт
электричество

Details

Электрический порт, связанный с положительным контактом батареи.

Имя для программного использования

p

# − — отрицательный контакт
электричество

Details

Электрический порт, связанный с отрицательным контактом батареи.

Имя для программного использования

n

# H — тепловой порт батареи
тепло

Details

Тепловой порт, соединенный с термальной массой батареи. При активации этого порта укажите дополнительные параметры для определения поведения батареи. Дополнительные сведения см. в разделе Моделирование тепловых эффектов.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, в разделе Thermal Port установите флажок для параметра Enable thermal port.

Имя для программного использования

thermal_port

Выход

# q — текущий заряд батареи, Кл
скаляр

Details

Внутренний заряд в кулонах. Используйте этот выходной порт для изменения поведения нагрузки в зависимости от заряда, не прибегая к сложностям построения измерителя величины заряда.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок для параметра Expose charge measurement port, а для параметра Output port type установите значение Charge in Coulombs.

Типы данных

Float64
Поддержка комплексных чисел

Нет

# SOC — уровень заряда батареи
скаляр

Details

Уровень заряда. Используйте этот выходной порт для изменения поведения нагрузки в зависимости от уровня заряда, не прибегая к сложностям построения измерителя величины заряда.

Уровень заряда — это нормализованное значение, равное отношению текущего заряда к номинальной емкости батареи . Блок оценивает текущий заряд батареи путем интегрирования выходного тока выводов батареи. Чтобы преобразовать состояние заряда в фактический заряд, Вы должны использовать правильную номинальную емкость батареи для каждой температуры.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок для параметра Expose charge measurement port, а для параметра Output port type установите значение SOC.

Типы данных

Float64
Поддержка комплексных чисел

Нет

Параметры

Основные

# Nominal voltage — номинальное выходное напряжение полностью заряженной батареи
V | uV | mV | kV | MV

Details

Напряжение холостого хода полностью заряженной батареи.

Единицы измерения

V | uV | mV | kV | MV
Значение по умолчанию

12.0 V
Имя для программного использования

V_nominal
Вычисляемый

Да

# Current directionality — влияние направления тока

Details

Если этот флажок установлен, внутреннее сопротивление будет зависеть от направления тока.

Значение по умолчанию

false (выключено)
Имя для программного использования

resistance_depends_on_current_direction
Вычисляемый

Нет

# Internal resistance — внутреннее сопротивление батареи
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление внутренних соединений батареи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок у параметра Current directionality.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

2.0 Ohm
Имя для программного использования

R
Вычисляемый

Да

# Internal resistance during discharging — внутреннее сопротивление батареи во время разряда
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Внутреннее сопротивление батареи во время фазы заряда.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок у параметра Current directionality.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

2.0 Ohm
Имя для программного использования

R_discharging
Вычисляемый

Да

# Internal resistance during charging — внутреннее сопротивление батареи во время заряда
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Внутреннее сопротивление батареи во время фазы разряда.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок у параметра Current directionality.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

2.0 Ohm
Имя для программного использования

R_charging
Вычисляемый

Да

# Battery charge capacity — выбор модели батареи
Infinite | Finite

Details

Выберите один из вариантов моделирования емкости заряда батареи:

  • Infinite — напряжение батареи не зависит от заряда, полученного от батареи, бесконечная емкость.

  • Finite — напряжение батареи уменьшается по мере уменьшения заряда.

Значения

Infinite | Finite
Значение по умолчанию

Infinite
Имя для программного использования

charge_capacity_type
Вычисляемый

Нет

# Cell capacity (Ah rating) — номинальная емкость батареи при полном заряде
C | nC | uC | mC | nA*s | uA*s | mA*s | A*s | mA*hr | A*hr | kA*hr | MA*hr

Details

Максимальный (номинальный) заряд батареи в ампер-часах. Чтобы задать целевое значение для начального заряда батареи в начале моделирования, используйте высокоприоритетную переменную Charge.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Battery charge capacity значение Finite.

Единицы измерения

C | nC | uC | mC | nA*s | uA*s | mA*s | A*s | mA*hr | A*hr | kA*hr | MA*hr
Значение по умолчанию

50.0 A*hr
Имя для программного использования

C
Вычисляемый

Да

# Voltage V1 when charge is AH1 — выходное напряжение на уровне заряда AH1
V | uV | mV | kV | MV

Details

Основное выходное напряжение батареи при уровне заряда AH1, как указано в параметре Charge AH1 when no-load voltage is V1. Этот параметр должен быть меньше Nominal voltage.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Battery charge capacity значение Finite.

Единицы измерения

V | uV | mV | kV | MV
Значение по умолчанию

11.5 V
Имя для программного использования

V_finite
Вычисляемый

Да

# Charge AH1 when no-load voltage is V1 — уровень заряда, когда выходное напряжение холостого хода равно V1
C | nC | uC | mC | nA*s | uA*s | mA*s | A*s | mA*hr | A*hr | kA*hr | MA*hr

Details

Уровень заряда батареи, соответствующий выходному напряжению холостого хода и заданного параметром Voltage V1 when charge is AH1.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Battery charge capacity значение Finite.

Единицы измерения

C | nC | uC | mC | nA*s | uA*s | mA*s | A*s | mA*hr | A*hr | kA*hr | MA*hr
Значение по умолчанию

25.0 A*hr
Имя для программного использования

C_finite
Вычисляемый

Да

# Self-discharge — выберите, нужно ли моделировать саморазряд батареи.

Details

Если флажок установлен, блок моделирует саморазряд батареи. Блок моделирует этот эффект, как резистор, подключенный к контактам фундаментальной модели батареи.

При повышении температуры сопротивление саморазряда уменьшается, что приводит к увеличению саморазряда. Если сопротивление уменьшается слишком быстро, может произойти тепловой разряд батареи и численная нестабильность. Вы можете решить эту проблему, сделав одно из следующих действий:

  • Уменьшить тепловое сопротивление.

  • Уменьшить градиент сопротивления саморазряда в зависимости от температуры.

  • Увеличить сопротивление саморазряда.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Battery charge capacity значение Finite.

Значение по умолчанию

false (выключено)
Имя для программного использования

enable_self_discharge
Вычисляемый

Нет

# Self-discharge resistance — сопротивление, отражающее саморазряд батареи
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление в фундаментальной модели батареи, отражающее саморазряд батареи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Self-discharge.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

2000.0 Ohm
Имя для программного использования

R_self_discharge
Вычисляемый

Да

# Measurement temperature — температура, при которой измеряются параметры блока
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

Температура , при которой измеряются параметры блока в разделе Main. Дополнительные сведения см. в разделе Моделирование тепловых эффектов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port.

Единицы измерения

K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Значение по умолчанию

298.15 K
Имя для программного использования

T_measurement
Вычисляемый

Да

# Expose charge measurement port — нужно ли открывать порт для измерения заряда

Details

Установите флажок для открытия порта измерения заряда и измерьте уровень внутреннего заряда батареи.

Значение по умолчанию

false (выключено)
Имя для программного использования

has_charge_out
Вычисляемый

Нет

# Output port type — выбор сигнала в измерительном порту
Charge in Coulombs | SOC

Details

Параметр имеет два значения:

  • SOC — на выход поступают значения уровня заряда SOC.

  • Charge in Coulombs — на выход поступают значения заряда q в Кулонах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port.

Значения

Charge in Coulombs | SOC
Значение по умолчанию

Charge in Coulombs
Имя для программного использования

output_type
Вычисляемый

Нет

Динамика

# Charge dynamics — модель динамики заряда батареи
No dynamics | One time-constant dynamics | Two time-constant dynamics | Three time-constant dynamics | Four time-constant dynamics | Five time-constant dynamics

Details

Выберите способ моделирования динамики заряда батареи. Этот параметр определяет количество параллельных RC-секций в эквивалентной схеме:

  • No dynamics — эквивалентная схема не содержит параллельных RC-секций. Задержка между напряжением на контактах и внутренним напряжением заряда батареи отсутствует.

  • One time-constant dynamics — эквивалентная схема содержит одну параллельную RC-секцию. Укажите постоянную времени с помощью параметра First time constant.

  • Two time-constant dynamics — эквивалентная схема содержит две параллельные RC-секции. Задайте постоянные времени с помощью параметров First time constant и Second time constant.

  • Three time-constant dynamics — эквивалентная схема содержит три параллельных RC-секции. Задайте постоянные времени с помощью параметров First time constant, Second time constant и Third time constant.

  • Four time-constant dynamics — эквивалентная схема содержит четыре параллельных RC-секции. Задайте постоянные времени с помощью параметров First time constant, Second time constant, Third time constant и Fourth time constant.

  • Five time-constant dynamics — эквивалентная схема содержит пять параллельных RC-секций. Укажите постоянные времени, используя параметры First time constant, Second time constant, Third time constant, Fourth time constant и Fifth time constant.

Значения

No dynamics | One time-constant dynamics | Two time-constant dynamics | Three time-constant dynamics | Four time-constant dynamics | Five time-constant dynamics
Значение по умолчанию

No dynamics
Имя для программного использования

time_constant_dynamics_count
Вычисляемый

Нет

# First polarization resistance — первое RC-сопротивление
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление первой параллельной RC-секции. Этот параметр в первую очередь влияет на омические потери RC-секции.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Charge dynamics значение One time-constant dynamics, Two time-constant dynamics, Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R1_polarization
Вычисляемый

Да

# First time constant — первая постоянная времени RC
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Постоянная времени первой параллельной RC-секции. Эта величина равна R*C и влияет на динамику RC-секции.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Charge dynamics значение One time-constant dynamics, Two time-constant dynamics, Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

30.0 s
Имя для программного использования

tau1
Вычисляемый

Да

# Second polarization resistance — второе сопротивление RC
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление второй параллельной RC-секции. Этот параметр в первую очередь влияет на омические потери RC-секции.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Charge dynamics значение Two time-constant dynamics, Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R2_polarization
Вычисляемый

Да

# Second time constant — вторая постоянная времени RC
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Постоянная времени второй параллельной RC-секции. Эта величина равна R*C и влияет на динамику RC-секции.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Charge dynamics значение Two time-constant dynamics, Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

30.0 s
Имя для программного использования

tau2
Вычисляемый

Да

# Third polarization resistance — третье сопротивление RC
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление третьей параллельной RC-секции. Этот параметр в первую очередь влияет на омические потери RC-секции.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Charge dynamics значение Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R3_polarization
Вычисляемый

Да

# Third time constant — третья постоянная времени RC
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Постоянная времени третьей параллельной RC-секции. Эта величина равна R*C и влияет на динамику RC-секции.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Charge dynamics значение Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

30.0 s
Имя для программного использования

tau3
Вычисляемый

Да

# Fourth polarization resistance — четвертое сопротивление RC
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление четвертой параллельной RC-секции. Этот параметр в первую очередь влияет на омические потери RC-секции.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Charge dynamics значение Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R4_polarization
Вычисляемый

Да

# Fourth time constant — четвертая постоянная времени RC
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Постоянная времени четвертой параллельной RC-секции. Эта величина равна R*C и влияет на динамику RC-секции.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Charge dynamics значение Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

30.0 s
Имя для программного использования

tau4
Вычисляемый

Да

# Fifth polarization resistance — пятое сопротивление RC
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление пятой параллельной RC-секции. Этот параметр в первую очередь влияет на омические потери RC-секции.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Charge dynamics значение Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R5_polarization
Вычисляемый

Да

# Fifth time constant — пятая постоянная времени RC
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Постоянная времени пятой параллельной RC-секции. Эта величина равна R*C и влияет на динамику RC-секции.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Charge dynamics значение Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

30.0 s
Имя для программного использования

tau5
Вычисляемый

Да

Деградация батареи

# Enable fade — выберите, нужно ли моделировать ухудшение характеристик батареи при заряде-разряде

Details

Если флажок установлен, блок моделирует угасание батареи. характеристики батареи изменяются в зависимости от количества завершенных циклов заряда-разряда. Выбор этого параметра открывает дополнительные параметры в этом разделе, которые определяют характеристики батареи после определенного количества циклов разряда. Блок использует значения этих параметров для расчета масштабных коэффициентов , и .

Если флажок снят, то характеристики батареи не зависят от количества циклов заряда-разряда.

Дополнительные сведения см. в разделе Моделирование угасания батареи.

Значение по умолчанию

false (выключено)
Имя для программного использования

enable_fade
Вычисляемый

Нет

# Number of discharge cycles, N — количество завершенный циклов заряда-разряда

Details

Количество циклов заряда-разряда, после которых измеряются остальные параметры в этом разделе. Оно определяет масштабные коэффициенты , и , используемые при моделировании угасания батареи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable fade.

Значение по умолчанию

100.0
Имя для программного использования

discharge_cycles
Вычисляемый

Да

# Cell capacity after N discharge cycles — максимальная емкость батареи после N циклов разряда
C | nC | uC | mC | nA*s | uA*s | mA*s | A*s | mA*hr | A*hr | kA*hr | MA*hr

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable fade.

Единицы измерения

C | nC | uC | mC | nA*s | uA*s | mA*s | A*s | mA*hr | A*hr | kA*hr | MA*hr
Значение по умолчанию

45.0 A*hr
Имя для программного использования

C_fade
Вычисляемый

Да

# Internal resistance after N discharge cycles — внутреннее сопротивление батареи после N циклов разряда
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Внутреннее сопротивление батареи после количества циклов разряда, заданного параметром Number of discharge cycles, N.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable fade, а для параметра Current directionality в разделе Main снимите флажок.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

2.02 Ohm
Имя для программного использования

R_fade
Вычисляемый

Да

# Average internal resistance after N discharge cycles — среднее внутреннее сопротивление батареи после N циклов разряда
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Среднее значение внутреннего сопротивления батареи при заряде и разряде после количества циклов разряда, заданного параметром Number of discharge cycles, N.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажки для параметра Enable fade и для параметра Current directionality в разделе Main.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

2.02 Ohm
Имя для программного использования

R_average_fade
Вычисляемый

Да

# Voltage V1 at charge AH1 after N discharge cycles — выходное напряжение на уровне заряда AH1 после N циклов разряда
V | uV | mV | kV | MV

Details

Выходное напряжение фундаментальной модели батареи при уровне заряда AH1 после количества циклов разряда, заданного параметром Number of discharge cycles, N.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable fade.

Единицы измерения

V | uV | mV | kV | MV
Значение по умолчанию

10.35 V
Имя для программного использования

V_finite_fade
Вычисляемый

Да

Календарное старение

# Calendar aging — возможность календарного старения

Details

Если флажок установлен, то блок использует календарное старение батареи.

Значение по умолчанию

false (выключено)
Имя для программного использования

enable_calendar_aging
Вычисляемый

Нет

# Storage condition — условия хранения
Fixed open-circuit voltage | Fixed state of charge

Details

Нужно выбрать параметр, который определяет состояние заряда во время хранения,- напряжение разомкнутой цепи или состояние заряда во время хранения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Calendar aging.

Значения

Fixed open-circuit voltage | Fixed state of charge
Значение по умолчанию

Fixed open-circuit voltage
Имя для программного использования

storage_condition_type
Вычисляемый

Нет

# Normalized open-circuit voltage during storage, V/V_nominal — нормированное напряжение разомкнутой цепи во время хранения

Details

Нормированное напряжение разомкнутой цепи во время хранения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Calendar aging и для параметра Storage condition установите значение Fixed open-circuit voltage.

Значение по умолчанию

0.9
Имя для программного использования

OCV_age
Вычисляемый

Да

# State of charge during storage (%) — cостояние заряда в процентах во время хранения

Details

Состояние заряда во время хранения, в процентах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Calendar aging и для параметра Storage condition значение Fixed state of charge.

Значение по умолчанию

60.0
Имя для программного использования

SOC_age
Вычисляемый

Да

# Open-circuit measurement temperature — температура разомкнутой цепи
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

Температура, при которой производились измерения напряжения разомкнутой цепи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, откройте тепловой порт блока, установите флажок для параметра Calendar aging, а для параметра Storage condition значение Fixed open-circuit voltage.

Единицы измерения

K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Значение по умолчанию

298.15 K
Имя для программного использования

T_measurement_age
Вычисляемый

Да

# Vector of time intervals — вектор временных интервалов
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Временные интервалы хранения. Этот параметр должен быть равен по размеру Vector of temperatures.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Calendar aging.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

[0.0] d
Имя для программного использования

delta_time_age_vector
Вычисляемый

Да

# Vector of temperatures — температуры хранения
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

Набор температур хранения. Этот параметр должен быть равен по размеру Vector of time intervals.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Calendar aging.

Единицы измерения

K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Значение по умолчанию

[273.0] K
Имя для программного использования

T_age_vector
Вычисляемый

Да

# Linear scaling for voltage, b — линейное масштабирование напряжения

Details

Коэффициент линейного масштабирования для напряжения разомкнутой цепи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Calendar aging.

Значение по умолчанию

2.2134e6
Имя для программного использования

OCV_scaling_age
Вычисляемый

Да

# Constant offset for voltage, c — постоянное смещение напряжения

Details

Постоянное смещение для напряжения разомкнутой цепи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Calendar aging.

Значение по умолчанию

1.632e6
Имя для программного использования

OCV_offset_age
Вычисляемый

Да

# Temperature-dependent exponential increase, d — экспоненциальный множитель зависимости от температуры
V | uV | mV | kV | MV

Details

Экспоненциальный рост в зависимости от температуры.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Calendar aging.

Единицы измерения

V | uV | mV | kV | MV
Значение по умолчанию

0.515833569 V
Имя для программного использования

T_exponent_age
Вычисляемый

Да

# Time exponent, a — экспонента времени

Details

Множитель экспоненты, определяющий зависимость от времени.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Calendar aging.

Значение по умолчанию

0.75
Имя для программного использования

time_exponent_age
Вычисляемый

Да

Температурная зависимость

# Nominal voltage at second measurement temperature — выходное напряжение при полностью заряженной батарее
V | uV | mV | kV | MV

Details

Напряжение холостого хода на батарее при второй температуре измерения, когда она полностью заряжена.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port.

Единицы измерения

V | uV | mV | kV | MV
Значение по умолчанию

12.0 V
Имя для программного использования

V_nominal_T2
Вычисляемый

Да

# Internal resistance at second measurement temperature — внутреннее сопротивление батареи
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление внутреннего соединения батареи при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

2.2 Ohm
Имя для программного использования

R_T2
Вычисляемый

Да

# Internal resistance at second measurement during discharging — внутреннее сопротивление батареи во время разряда
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление внутреннего соединения батареи при второй температуре измерения во время разряда.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

2.2 Ohm
Имя для программного использования

R_discharging_T2
Вычисляемый

Да

# Internal resistance at second measurement during charging — внутреннее сопротивление батареи во время заряда
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление внутреннего соединения батареи при второй температуре измерения во время заряда.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

2.2 Ohm
Имя для программного использования

R_charging_T2
Вычисляемый

Да

# Voltage V1 at second measurement temperature — выходное напряжение при уровне заряда AH1
V | uV | mV | kV | MV

Details

Выходное напряжение основной модели батареи при температуре второго измерения и уровне заряда AH1, заданное параметром Заряд AH1 при напряжении холостого хода V1.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port и установите для параметра Battery charge capacity значение Finite.

Единицы измерения

V | uV | mV | kV | MV
Значение по умолчанию

11.4 V
Имя для программного использования

V_finite_T2
Вычисляемый

Да

# Self-discharge resistance at second measurement temperature — сопротивление, отражающее саморазряд батареи
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление в фундаментальной модели батареи при второй температуре измерения, отражающее саморазряд батареи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port и установите флажок для параметра Self-discharge.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

2200.0 Ohm
Имя для программного использования

R_self_discharge_T2
Вычисляемый

Да

# First polarization resistance at second measurement temperature — первое RC-сопротивление при второй температуре измерения
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление первой параллельной RC-секции при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port и установите для параметра Charge dynamics значение One time-constant dynamics, Two time-constant dynamics, Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R1_polarization_T2
Вычисляемый

Да

# First time constant at second measurement temperature — первая постоянная времени RC при второй температуре измерения
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Постоянная времени первой параллельной RC-секции при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port и установите для параметра Charge dynamics значение One time-constant dynamics, Two time-constant dynamics, Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

30.0 s
Имя для программного использования

tau1_T2
Вычисляемый

Да

# Second polarization resistance at second measurement temperature — второе RC-сопротивление при второй температуре измерения
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление второй параллельной RC-секции при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port и установите для параметра Charge dynamics значение Two time-constant dynamics, Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R2_polarization_T2
Вычисляемый

Да

# Second time constant at second measurement temperature — вторая постоянная времени RC при второй температуре измерения
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Постоянная времени второй параллельной RC-секции при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port и установите для параметра Charge dynamics значение Two time-constant dynamics, Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

30.0 s
Имя для программного использования

tau2_T2
Вычисляемый

Да

# Third polarization resistance at second measurement temperature — третье RC-сопротивление при второй температуре измерения
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление третьей параллельной RC-секции при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port и установите для параметра Charge dynamics значение Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R3_polarization_T2
Вычисляемый

Да

# Third time constant at second measurement temperature — третья постоянная времени RC при второй температуре измерения
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Постоянная времени третьей параллельной RC-секции при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port и установите для параметра Charge dynamics значение Three time-constant dynamics, Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

30.0 s
Имя для программного использования

tau3_T2
Вычисляемый

Да

# Fourth polarization resistance at second measurement temperature — четвертое RC-сопротивление при второй температуре измерения
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление четвертой параллельной RC-секции при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port и установите для параметра Charge dynamics значение Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R4_polarization_T2
Вычисляемый

Да

# Fourth time constant at second measurement temperature — четвертая постоянная времени RC при второй температуре измерения
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Постоянная времени четвертой параллельной RC-секции при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port и установите для параметра Charge dynamics значение Four time-constant dynamics или Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

30.0 s
Имя для программного использования

tau4_T2
Вычисляемый

Да

# Fifth polarization resistance at second measurement temperature — пятое RC-сопротивление при второй температуре измерения
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление пятой параллельной RC-секции при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port и установите для параметра Charge dynamics значение Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Значение по умолчанию

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R5_polarization_T2
Вычисляемый

Да

# Fifth time constant at second measurement temperature — пятая постоянная времени RC при второй температуре измерения
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Постоянная времени пятой параллельной RC-секции при второй температуре измерения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port и установите для параметра Charge dynamics значение Five time-constant dynamics.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

30.0 s
Имя для программного использования

tau5_T2
Вычисляемый

Да

# Second measurement temperature — температура, при которой измеряются параметры блока
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

Температура , при которой измеряются параметры блока в разделе Temperature Dependence.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port.

Единицы измерения

K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Значение по умолчанию

273.15 K
Имя для программного использования

T2_measurement
Вычисляемый

Да

Тепловой порт

# Enable thermal port — включение теплового порта

Details

Установите этот флажок для включения теплового порта блока и моделирования тепловых эффектов батареи.

Значение по умолчанию

false (выключено)
Имя для программного использования

has_thermal_port
Вычисляемый

Нет

# Thermal mass — теплоемкость, связанная с тепловым портом
J/K | kJ/K

Details

Теплоемкость, связанная с тепловым портом H. Она представляет собой энергию, необходимую для повышения температуры теплового порта на один градус.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Enable thermal port.

Единицы измерения

J/K | kJ/K
Значение по умолчанию

30000.0 J/K
Имя для программного использования

thermal_mass
Вычисляемый

Да

Литература

  1. Ramadass, P., B. Haran, R. E. White, and B. N. Popov. “Mathematical modeling of the capacity fade of Li-ion cells.” Journal of Power Sources. 123 (2003), pp. 230–240.

  2. Ning, G., B. Haran, and B. N. Popov. “Capacity fade study of lithium-ion batteries cycled at high discharge rates.” Journal of Power Sources. 117 (2003), pp. 160–169.

Примеры