建模和模拟电池性能的优化设计

在罗密欧的权力,我们设计我们的电池组和电池技术使我们的客户能够产生更高效的电动汽车和实现可伸缩的能源存储系统。之前就为他们的下一个选择我们的电池产品,我们的客户需要知道下的包将执行各种预期的操作条件,包括各种温度和状态。评估电池组性能使用硬件原型可以是缓慢而昂贵的,我们依靠仿真确保最小化硬件测试。

用MATLAB建模与仿真^®,仿万博1manbetx真软件^®,Simscape™是更快,更安全,而且成本更低比构建物理原型。我们可以识别算法或充电方法,为一个特定的工作没有运行整个系统设计。我们可以测试场景,将困难或危险的测试真正的电池和优化设计为特定的应用程序和使用配置文件。模拟显示的错误往往是错过了在系统级测试。此外,我们的客户可以使用我们的模型来评估电动汽车电池组和电池管理系统或商业和住宅能源存储系统(图1)。

描述和建模使用参数估计单个细胞

模型一个电池,我们需要描述其properties-how执行最初和多个充放电循环后,在不同的温度和状态。我们运行大量的测试,包括开路电压(缴纳)和混合脉冲功率特性(HPPC)测试,使用热室不同细胞的温度覆盖感兴趣的操作范围。我们记录容量和阻抗的变化在不同老化后的每一个里程碑的例子,在每200个充放电周期。

我们将测量数据导入MATLAB和执行参数估计找到开路电压,电阻,电容值为一个等效电路模型,我们建立模型使用Simscape电压源,电阻器,电容器模块(图2)。万博1manbetx

参数估计涉及计算等效电路参数与实验测量的仿真结果。我们开始与给定初始参数的等效电路的拓扑结构和一组的猜测。MATLAB优化函数计算参数值之间的差异最小化仿真和实验。重复这些步骤在所有温度下感兴趣的填充column-by-column查找表。我们重复使用我们收集数据的参数估计电池随着年龄的增大,创建额外的查找表的电池在每个时代的里程碑。

由于生活的开始(BOL)参数估计,每个等效电路组件将一个二维查找表和列代表温度和行代表国家。图3显示了一个示例查找表,内部阻力R0显示为SOC和温度的函数。

验证参数化模型,模拟,情节在MATLAB仿真结果,比较他们与电池测试结果(图4)。

创建多单元的模型

创建一个完整的电池组或模块,我们单个细胞的模型链接在一个串联或并联的字符串,然后并行连接字符串或系列(图5)。

我们之间的对流换热块插入单个细胞占热效果。在模拟我们监控温度、SOC和电压的单个细胞以及温度、电压及电流的完整模块。通过修改的数量在每个字符串,字符串或细胞的数量我们可以快速评估不同的配置和识别最好的为一个特定的应用程序。

我们调整我们的忠诚模型基于我们自己的需要或客户的需要。我们使用一个低保真模型来生成一个初始设计报告新客户需要一个定制的设计,或者当一个现有产品框架不是可执行系统分级和初步分析。我们使用的高保真模型产品验证、细胞平衡、发展状态估计和充电器控制算法,半测试和集成到一个汽车平台。

与客户共享模型

我们的许多客户运行自己的模拟验证上浆或看到一个特定的电池组工作在他们的设计之一。发展电动汽车的公司,例如,可能需要集成电池模型的车辆运动模型和运行层面上模拟不同的驱动配置文件。

车辆模型,甚至驱动配置文件,通常包含专有信息,做我们自己的电池模型。为了解决这个问题,我们开发了黑盒版本的电池模型。我们从原始模型和生成的代码创建新的模型模型基于编译后的代码。万博1manbetx我们的客户已经完全控制设置初始条件,如初始SOC,初始细胞温度、冷却液温度和传热系数(图6)。

我们预计越来越多的对安全的需求,成本效益和可靠的电池以满足电动汽车行业的需求。通过在MATLAB建模和模拟仿真软件,我们可以迅速探索多种单元配置和优化系统体系结万博1manbetx构的性能,重量,体积,或散热要求。