¿Cómo debería cambiar el SOC cuando la batería en simulink se carga y descarga?
Si modela el SOC de batería, a menudo usa el módulo de batería en Simulink. En este número, describiremos el uso del módulo de batería según el archivo de ayuda de Matlab. El módulo de batería en Simulink se muestra a continuación:
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Haga doble clic en el módulo de batería para mostrar la interfaz de configuración de parámetros:
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Si se selecciona que el parámetro de capacidad de carga de la batería sea infinito, el módulo modela la batería como una resistencia en serie y una fuente de voltaje constante. Si hay una selección limitada de parámetros de capacidad de carga para la batería, el módulo simula la batería como una resistencia en serie y una fuente de voltaje dependiente de la carga. En circunstancias limitadas, el voltaje es una función de la carga, con la siguiente relación:
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Donde SOC (estado de carga) es la relación entre la carga actual y la capacidad nominal de la batería. V0 es el voltaje de la batería cuando está completamente cargada sin carga y está definido por el parámetro de voltaje nominal Vnom. β es una constante.
2. Modelo de degradación de la batería
Para los modelos de batería con capacidad de carga limitada, la degradación del rendimiento de la batería se puede modelar en función del número de ciclos de descarga. Esta degradación se llama degradación de la batería.
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Donde λAH es un múltiplo de la capacidad nominal de la batería. λR0 es un múltiplo de la resistencia en serie de la batería. λV1 es el multiplicador del voltaje V1. n es el número de ciclos de descarga completados. N0 es el número de ciclos de descarga completos completados antes de que comience la simulación. AH es la capacidad nominal de la batería en amperios hora. I(t) es la corriente de salida instantánea de la batería. H(i(t)) es la función de Heaviside de la corriente de salida instantánea de la batería. Esta función devuelve 0 si el argumento es negativo y 1 si el argumento es positivo.
3. Modelado de efectos térmicos
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Donde t es la temperatura de la batería. T1 es la temperatura nominal medida. λV es el coeficiente de dependencia de la temperatura del parámetro V0. β se calcula de la misma forma que el modelo de batería.
La resistencia interna en serie, la resistencia de autodescarga y cualquier resistencia dinámica de carga también son funciones de la temperatura:
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Entre ellos, λR es el coeficiente de correlación de temperatura del parámetro.
4. Modelo de dinámica de batería
Los parámetros dinámicos de carga se pueden utilizar para simular la dinámica de carga de la batería:
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Sin dinámica: el circuito equivalente no incluye la parte RC en paralelo. No hay retraso entre el voltaje del terminal de la batería y el voltaje de carga interna.
Una dinámica constante de tiempo: el circuito equivalente consta de un elemento RC paralelo. Utilice el primer parámetro de constante de tiempo para especificar la constante de tiempo.
Dos dinámicas de constantes de tiempo: el circuito equivalente consta de dos elementos RC conectados en paralelo. Especifique la constante de tiempo utilizando los parámetros primera constante de tiempo y segunda constante de tiempo.
Dinámica de tres constantes de tiempo: el circuito equivalente contiene tres elementos RC conectados en paralelo. Especifique la constante de tiempo utilizando los parámetros Primera constante de tiempo, Segunda constante de tiempo y Tercera constante de tiempo.
Cuatro características dinámicas constantes en el tiempo: el circuito equivalente consta de cuatro elementos RC paralelos. Especifique la constante de tiempo utilizando los parámetros Primera constante de tiempo, Segunda constante de tiempo, Tercera constante de tiempo y Cuarta constante de tiempo.
Cinco dinámicas constantes de tiempo: el circuito equivalente contiene cinco elementos RC conectados en paralelo. Especifique la constante de tiempo utilizando los parámetros Primera constante de tiempo, Segunda constante de tiempo, Tercera constante de tiempo, Cuarta constante de tiempo y Quinta constante de tiempo.
La siguiente figura muestra un gráfico modelo para dos dinámicas constantes de tiempo:
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RRC1 y RRC2 son resistencias RC en paralelo. Estos valores se especifican utilizando los parámetros de la primera resistencia de polarización y la segunda resistencia de polarización respectivamente.
CRC1 y CRC2 son condensadores RC conectados en paralelo. La constante de tiempo τ usa la relación C=τ/R para relacionar los valores de R y C. Utilice los parámetros primera constante de tiempo y segunda constante de tiempo para especificar τ para cada dispositivo.
R0 es una resistencia en serie.
Utilice el parámetro de resistencia interna para especificar este valor.
5. Dibujar las características tensión-carga.
La función de trazado rápido le permite visualizar las características de carga de voltaje para los valores de los parámetros del modelo de batería. Para dibujar un diagrama de características, haga clic derecho en el módulo de batería en el modelo y seleccione Eléctrico > Características básicas. El software calcula automáticamente un conjunto de condiciones de polarización en función de los valores de los parámetros del módulo y abre una ventana gráfica que contiene la relación entre el voltaje sin carga del módulo y el estado de carga (SOC).
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6. Configuración de parámetros
Voltaje nominal, Vnom
El voltaje sin carga cuando la batería está completamente cargada.
Resistencia interna
Resistencia interna de la batería
Capacidad de carga de la batería
Seleccione una opción para modelar la capacidad de carga de la batería:
Infinito: el voltaje de la batería no tiene nada que ver con la cantidad de energía extraída de la batería.
Refinar: el voltaje de la batería disminuye a medida que disminuye el nivel de la batería.
Clasificación de amperios-hora
La capacidad máxima (nominal) de la batería en amperios-hora.
Cuando el nivel de carga es AH1, el voltaje V1
Cuando el voltaje vacío es V1 y el nivel de carga es AH1, el voltaje de salida básico de la batería se especifica mediante el parámetro de carga. AH1.
Este parámetro debe ser inferior a la tensión nominal Vnom.
Cuando el voltaje sin carga es V1, carga AH1
Cuando el parámetro de carga es AH1, el nivel de carga de la batería correspondiente al voltaje de salida sin carga especificado por el voltaje V1.
7. Simulación
Tome el modelo de batería de plomo-ácido de 12 V. El modelo de carga y descarga de la batería se muestra en la siguiente figura:
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El cálculo del SOC representa el método integral de amperios-hora. Los resultados de la simulación se muestran a continuación:
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Por lo tanto, el modelo de batería bien puede reflejar la relación cambiante del SOC.
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