Документация Engee

Батарея

Модель батареи.

Тип: AcausalElectricPowerSystems.Sources.Battery

battery

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Sources/Battery

Описание

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

Чтобы измерить уровень внутреннего заряда батареи, в разделе Основные установите флажок для параметра Порт измерения заряда. 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 Тепловой порт установите флажок для параметра Тепловой порт. 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 Ёмкости заряда батареи выбрать значение Бесконечная ёмкость, то блок смоделирует батарею как последовательный резистор и источник постоянного напряжения. При этом уровень заряда не меняется со временем.

Если для параметра Ёмкости заряда батареи выбрать значение Ограниченная ёмкость, 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 Номинальное напряжение;

  • — 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 Включить деградацию батареи. Эта настройка открывает дополнительные параметры в разделе Деградация батареи.

Блок реализует уменьшение заряда батареи путем масштабирования определенных значений параметров батареи, которые вы указываете в разделе Основные, в зависимости от количества завершенных циклов разряда. Блок использует множители , и для значений параметров Номинальный заряд батареи (А*ч), Внутреннее сопротивление и Выходное напряжение V1 при уровне заряда 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 Деградация батареи, 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 Циклы разряда.

Моделирование тепловых эффектов

Если установлен флажок для параметра Тепловой порт, 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 Динамика заряда:

  • Без учёта динамики — эквивалентная схема не содержит параллельных RC-секций. Задержка между напряжением на контактах и внутренним напряжением заряда батареи отсутствует.

  • Одно RC-звено — эквивалентная схема содержит одну параллельную RC-секцию. Укажите постоянную времени с помощью параметра Постоянная времени первого RC-звена.

  • Два RC-звена — эквивалентная схема содержит две параллельные RC-секции. Задайте постоянные времени с помощью параметров Постоянная времени первого RC-звена и Постоянная времени второго RC-звена.

  • Три RC-звена — эквивалентная схема содержит три параллельных RC-секции. Задайте постоянные времени с помощью параметров Постоянная времени первого RC-звена, Постоянная времени второго RC-звена и Постоянная времени третьего RC-звена.

  • Четыре RC-звена — эквивалентная схема содержит четыре параллельных RC-секции. Задайте постоянные времени с помощью параметров Постоянная времени первого RC-звена, Постоянная времени второго RC-звена, Постоянная времени третьего RC-звена и Постоянная времени четвертого RC-звена.

  • Пять RC-звеньев — эквивалентная схема содержит пять параллельных RC-секций. Укажите постоянные времени, используя параметры Постоянная времени первого RC-звена, Постоянная времени второго RC-звена, Постоянная времени третьего RC-звена, Постоянная времени четвертого RC-звена и Постоянная времени пятого RC-звена.

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 Сопротивление первого RC-звена и Сопротивление второго RC-звена 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 Постоянная времени первого RC-звена и Постоянная времени второго RC-звена соответственно;

  • — последовательное сопротивление. Задайте это значение с помощью параметра Внутреннее сопротивление.

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 Календарное старение. 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 Батарея применяет календарное старение только во время инициализации. Когда вы устанавливаете флажок параметра Календарное старение, в настройках блока появляется параметр Вектор временных интервалов, 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 Внутреннее сопротивление;

  • — значения времени, полученные из параметра Вектор временных интервалов;

  • — значения температур, полученные из параметра Вектор температур хранения;

  • — количество элементов в векторе температур;

  • — линейный масштаб напряжения. Параметр Линейное масштабирование напряжения, b;

  • — постоянное смещение напряжения. Параметр Постоянное смещение напряжения, c;

  • — экспоненциальное увеличение, зависящее от температуры. Параметр Экспоненциальный множитель зависимости от температуры, d;

  • — показатель времени. Параметр Показатель времени, 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 Условия хранения установлено значение Напряжение разомкнутой цепи, то нужно указать дополнительный параметр Температура измерения разомкнутой цепи, 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 Температура, при которой измеряются параметры блока и Температура второго измерения. Блок использует линейную интерполяцию для коэффициентов производных уравнений, и результаты моделирования могут стать нефизичными за пределами указанного диапазона.

Переменные

Используйте группу параметров Целевые значения, 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 Тепловой порт установите флажок для параметра Тепловой порт.

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 Порт измерения заряда, а для параметра Тип выходного порта установите значение Заряд в Кулонах.

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 Порт измерения заряда, а для параметра Тип выходного порта установите значение Состояние заряда (%).

Типы данных

Float64
Поддержка комплексных чисел

Нет

Параметры

Основные

# Номинальное напряжение — 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

# Влияние направления тока — 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

# Внутреннее сопротивление — внутреннее сопротивление батареи
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление внутренних соединений батареи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок у параметра Влияние направления тока.

Единицы измерения

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

2.0 Ohm
Имя для программного использования

R
Вычисляемый

Да

# Внутреннее сопротивление при разряде — 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 Влияние направления тока.

Единицы измерения

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

2.0 Ohm
Имя для программного использования

R_discharging
Вычисляемый

Да

# Внутреннее сопротивление при заряде — 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 Влияние направления тока.

Единицы измерения

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

2.0 Ohm
Имя для программного использования

R_charging
Вычисляемый

Да

# Ёмкости заряда батареи — выбор модели батареи
Бесконечная ёмкость | Ограниченная ёмкость

Details

Выберите один из вариантов моделирования емкости заряда батареи:

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

  • Ограниченная ёмкость — напряжение батареи уменьшается по мере уменьшения заряда.

Значения

Infinite | Finite
Значение по умолчанию

Infinite
Имя для программного использования

charge_capacity_type
Вычисляемый

Нет

# Номинальный заряд батареи (А*ч) — 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 Заряд.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Ёмкости заряда батареи значение Ограниченная ёмкость.

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

# Выходное напряжение V1 при уровне заряда 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 Уровень заряда, когда выходное напряжение холостого хода равно V1. Этот параметр должен быть меньше Номинальное напряжение.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Ёмкости заряда батареи значение Ограниченная ёмкость.

Единицы измерения

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

11.5 V
Имя для программного использования

V_finite
Вычисляемый

Да

# Уровень заряда, когда выходное напряжение холостого хода равно 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 Выходное напряжение V1 при уровне заряда AH1.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Ёмкости заряда батареи значение Ограниченная ёмкость.

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

# Саморазряд — 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 Ёмкости заряда батареи значение Ограниченная ёмкость.

Значение по умолчанию

false (выключено)
Имя для программного использования

enable_self_discharge
Вычисляемый

Нет

# Сопротивление саморазряда — 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 Саморазряд.

Единицы измерения

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

2000.0 Ohm
Имя для программного использования

R_self_discharge
Вычисляемый

Да

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

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Тепловой порт.

Единицы измерения

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

298.15 K
Имя для программного использования

T_measurement
Вычисляемый

Да

# Порт измерения заряда — 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

# Тип выходного порта — выбор сигнала в измерительном порту
Заряд в Кулонах | Состояние заряда (%)

Details

Параметр имеет два значения:

  • Состояние заряда (%) — на выход поступают значения уровня заряда Состояние заряда (%).

  • Заряд в Кулонах — на выход поступают значения заряда q в Кулонах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Тепловой порт.

Значения

Charge in Coulombs | SOC
Значение по умолчанию

Charge in Coulombs
Имя для программного использования

output_type
Вычисляемый

Нет

Динамика

# Динамика заряда — модель динамики заряда батареи
Без учёта динамики | Одно RC-звено | Два RC-звена | Три RC-звена | Четыре RC-звена | Пять RC-звеньев

Details

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

  • Без учёта динамики — эквивалентная схема не содержит параллельных RC-секций. Задержка между напряжением на контактах и внутренним напряжением заряда батареи отсутствует.

  • Одно RC-звено — эквивалентная схема содержит одну параллельную RC-секцию. Укажите постоянную времени с помощью параметра Постоянная времени первого RC-звена.

  • Два RC-звена — эквивалентная схема содержит две параллельные RC-секции. Задайте постоянные времени с помощью параметров Постоянная времени первого RC-звена и Постоянная времени второго RC-звена.

  • Три RC-звена — эквивалентная схема содержит три параллельных RC-секции. Задайте постоянные времени с помощью параметров First time constant, Second time constant и Постоянная времени третьего RC-звена.

  • Четыре RC-звена — эквивалентная схема содержит четыре параллельных RC-секции. Задайте постоянные времени с помощью параметров Постоянная времени первого RC-звена, Постоянная времени второго RC-звена, Постоянная времени третьего RC-звена и Постоянная времени четвертого RC-звена.

  • Пять RC-звеньев — эквивалентная схема содержит пять параллельных RC-секций. Укажите постоянные времени, используя параметры Постоянная времени первого RC-звена, Постоянная времени второго RC-звена, Постоянная времени третьего RC-звена, Постоянная времени четвертого RC-звена и Постоянная времени пятого RC-звена.

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

# Сопротивление первого RC-звена — 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 Динамика заряда значение Одно RC-звено, Два RC-звена, Три RC-звена, Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R1_polarization
Вычисляемый

Да

# Постоянная времени первого RC-звена — 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 Динамика заряда значение Одно RC-звено, Два RC-звена, Три RC-звена, Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

30.0 s
Имя для программного использования

tau1
Вычисляемый

Да

# Сопротивление второго RC-звена — 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 Динамика заряда значение Два RC-звена, Три RC-звена, Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R2_polarization
Вычисляемый

Да

# Постоянная времени второго RC-звена — 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 Динамика заряда значение Два RC-звена, Три RC-звена, Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

30.0 s
Имя для программного использования

tau2
Вычисляемый

Да

# Сопротивление третьего RC-звена — 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 Динамика заряда значение Три RC-звена, Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R3_polarization
Вычисляемый

Да

# Постоянная времени третьего RC-звена — 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 Динамика заряда значение Три RC-звена, Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

30.0 s
Имя для программного использования

tau3
Вычисляемый

Да

# Сопротивление четвертого RC-звена — 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 Динамика заряда значение Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R4_polarization
Вычисляемый

Да

# Постоянная времени четвертого RC-звена — 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 Динамика заряда значение Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

30.0 s
Имя для программного использования

tau4
Вычисляемый

Да

# Сопротивление пятого RC-звена — 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 Динамика заряда значение Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R5_polarization
Вычисляемый

Да

# Постоянная времени пятого RC-звена — 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 Динамика заряда значение Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

30.0 s
Имя для программного использования

tau5
Вычисляемый

Да

Деградация батареи

# Включить деградацию батареи — 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

# Количество циклов заряда-разряда, 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 Включить деградацию батареи.

Значение по умолчанию

100.0
Имя для программного использования

discharge_cycles
Вычисляемый

Да

# Ёмкость батареи после N циклов разряда — 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 Количество циклов заряда-разряда, N.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Включить деградацию батареи.

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

# Внутреннее сопротивление после N циклов разряда — внутреннее сопротивление батареи после N циклов разряда
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Внутреннее сопротивление батареи после количества циклов разряда, заданного параметром Количество циклов заряда-разряда, N.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Включить деградацию батареи, а для параметра Влияние направления тока в разделе Основные снимите флажок.

Единицы измерения

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

2.02 Ohm
Имя для программного использования

R_fade
Вычисляемый

Да

# Среднее внутреннее сопротивление после N циклов разряда — 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 Количество циклов заряда-разряда, N.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажки для параметра Включить деградацию батареи и для параметра Влияние направления тока в разделе Основные.

Единицы измерения

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

2.02 Ohm
Имя для программного использования

R_average_fade
Вычисляемый

Да

# Выходное напряжение V1 при уровне заряда AH1 после N циклов разряда — 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 Количество циклов заряда-разряда, N.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Включить деградацию батареи.

Единицы измерения

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

10.35 V
Имя для программного использования

V_finite_fade
Вычисляемый

Да

Календарное старение

# Календарное старение — 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

# Условия хранения — условия хранения
Напряжение разомкнутой цепи | Состояние заряда

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 Календарное старение.

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

# Напряжение разомкнутой цепи нормированное к номинальному значению, 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 Календарное старение и для параметра Условия хранения установите значение Напряжение разомкнутой цепи.

Значение по умолчанию

0.9
Имя для программного использования

OCV_age
Вычисляемый

Да

# Состояние заряда во время хранения (%) — cостояние заряда в процентах во время хранения

Details

Состояние заряда во время хранения, в процентах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Календарное старение и для параметра Условия хранения значение Состояние заряда.

Значение по умолчанию

60.0
Имя для программного использования

SOC_age
Вычисляемый

Да

# Температура измерения разомкнутой цепи — 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 Календарное старение, а для параметра Условия хранения значение Напряжение разомкнутой цепи.

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

# Вектор временных интервалов — вектор временных интервалов
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Временные интервалы хранения. Этот параметр должен быть равен по размеру Вектор температур хранения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Календарное старение.

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

# Вектор температур хранения — температуры хранения
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

Набор температур хранения. Этот параметр должен быть равен по размеру Вектор временных интервалов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Календарное старение.

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

# Линейное масштабирование напряжения, b — линейное масштабирование напряжения

Details

Коэффициент линейного масштабирования для напряжения разомкнутой цепи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Календарное старение.

Значение по умолчанию

2.2134e6
Имя для программного использования

OCV_scaling_age
Вычисляемый

Да

# Постоянное смещение напряжения, c — постоянное смещение напряжения

Details

Постоянное смещение для напряжения разомкнутой цепи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Календарное старение.

Значение по умолчанию

1.632e6
Имя для программного использования

OCV_offset_age
Вычисляемый

Да

# Экспоненциальный множитель зависимости от температуры, 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 Календарное старение.

Единицы измерения

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

0.515833569 V
Имя для программного использования

T_exponent_age
Вычисляемый

Да

# Показатель времени, a — экспонента времени

Details

Множитель экспоненты, определяющий зависимость от времени.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Календарное старение.

Значение по умолчанию

0.75
Имя для программного использования

time_exponent_age
Вычисляемый

Да

Температурная зависимость

# Напряжение холостого хода при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт.

Единицы измерения

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

12.0 V
Имя для программного использования

V_nominal_T2
Вычисляемый

Да

# Внутреннее сопротивление при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт.

Единицы измерения

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

2.2 Ohm
Имя для программного использования

R_T2
Вычисляемый

Да

# Внутреннее сопротивление при второй температуре измерения при разряде — 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 Тепловой порт.

Единицы измерения

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

2.2 Ohm
Имя для программного использования

R_discharging_T2
Вычисляемый

Да

# Внутреннее сопротивление при второй температуре измерения при заряде — 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 Тепловой порт.

Единицы измерения

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

2.2 Ohm
Имя для программного использования

R_charging_T2
Вычисляемый

Да

# Напряжение V1 при температуре второго измерения — 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 Тепловой порт и установите для параметра Ёмкости заряда батареи значение Ограниченная ёмкость.

Единицы измерения

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

11.4 V
Имя для программного использования

V_finite_T2
Вычисляемый

Да

# Сопротивление саморазряда при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт и установите флажок для параметра Саморазряд.

Единицы измерения

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

2200.0 Ohm
Имя для программного использования

R_self_discharge_T2
Вычисляемый

Да

# Сопротивление первого RC-звена при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт и установите для параметра Динамика заряда значение Одно RC-звено, Два RC-звена, Три RC-звена, Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R1_polarization_T2
Вычисляемый

Да

# Постоянная времени первого RC-звена при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт и установите для параметра Динамика заряда значение Одно RC-звено, Два RC-звена, Три RC-звена, Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

30.0 s
Имя для программного использования

tau1_T2
Вычисляемый

Да

# Сопротивление второго RC-звена при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт и установите для параметра Динамика заряда значение Два RC-звена, Три RC-звена, Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R2_polarization_T2
Вычисляемый

Да

# Постоянная времени второго RC-звена при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт и установите для параметра Динамика заряда значение Два RC-звена, Три RC-звена, Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

30.0 s
Имя для программного использования

tau2_T2
Вычисляемый

Да

# Сопротивление третьего RC-звена при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт и установите для параметра Динамика заряда значение Три RC-звена, Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R3_polarization_T2
Вычисляемый

Да

# Постоянная времени третьего RC-звена при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт и установите для параметра Динамика заряда значение Три RC-звена, Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

30.0 s
Имя для программного использования

tau3_T2
Вычисляемый

Да

# Сопротивление четвертого RC-звена при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт и установите для параметра Динамика заряда значение Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R4_polarization_T2
Вычисляемый

Да

# Постоянная времени четвертого RC-звена при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт и установите для параметра Динамика заряда значение Четыре RC-звена или Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

30.0 s
Имя для программного использования

tau4_T2
Вычисляемый

Да

# Сопротивление пятого RC-звена при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт и установите для параметра Динамика заряда значение Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

0.005 Ohm
Имя для программного использования

R5_polarization_T2
Вычисляемый

Да

# Постоянная времени пятого RC-звена при второй температуре измерения — 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 Тепловой порт и установите для параметра Динамика заряда значение Пять RC-звеньев.

Единицы измерения

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

30.0 s
Имя для программного использования

tau5_T2
Вычисляемый

Да

# Температура второго измерения — температура, при которой измеряются параметры блока
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

Температура , при которой измеряются параметры блока в разделе Температурная зависимость.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Тепловой порт.

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

# Тепловой порт — 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

# Теплоемкость — 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 Тепловой порт.

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