Имитационная электроэнергетическая модель литий-ионной аккумуляторной батареи
Разработка имитационной энергетической модели литий-ионной аккумуляторной батареи, ее основные параметры. Методика моделирования и исследования энергетических процессов. Использование информационной системы поддержки автоматизированного проектирования.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.04.2018 |
| Размер файла | 754,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Сибирский федеральный университет
Имитационная электроэнергетическая модель литий-ионной аккумуляторной батареи
Пост С.С.
Научный руководитель - д. т. н, проф.,
Иванчура В.И.
Введение
Разработана имитационная энергетическая модель литий-ионной аккумуляторной батареи. Методика моделирования и исследования энергетических процессов использует информационную систему поддержки автоматизированного проектирования и MATLAB 7.9.
Постановка задачи
При проектировании автономных СЭП необходимо иметь энергетические модели отдельных элементов таких систем с целью определения параметров этих элементов. Наилучшим образом это осуществляется с использованием имитационного моделирования. Нами была предпринята попытка создания модели СЭП в среде MatLab 7.9 (Simulink). Существующая в пакете MatLab модель АБ имеет существенные недостатки, т.к. не учитывает:
влияние температуры на выходное напряжение;
саморазряд АБ;
деградационные изменения АБ, связанные с временем;
тепловыделение АБ.
Соответственно, поставлена задача доработать указанную модель и протестировать её с целью определения работоспособности модели.
Решение
На рисунке 1 представлена модель литий-ионной аккумуляторной батареи, созданная в пакете Simulink. Пользователь может изменять такие параметры, как максимальная ёмкость АБ, номинальное рабочее напряжение и температура окружающей среды.
аккумуляторная батарея литий ионная
Рисунок 1 - модель аккумуляторной батареи
На рисунке 2 представлена иерархическая структура блока Lithium-Ion battery. Внесённые в модель изменения отображены красным цветом. Блоки From9 и f (u) 1 отвечают за зависимость выходного напряжения от внешней температуры; блоки From10, From11 и f (u) 2 отвечают за зависимость ёмкости АБ от внешней температуры и времени; блоки I_SR и I_S учитывают саморазряд АБ, блок Т рассчитывает температуру самой АБ.
Рисунок 2 - структура иерархического блока Lithium-Ion battery
На рисунке 3 представлены математические формулы, по которым определяются зависимости U=f (T) и С=f (T, time).
а - формула, задающая зависимость U=f (T)
б - формула, задающая зависимость С=f (T, time)
Рисунок 3 - формулы, задающие зависимости напряжения и ёмкости от температуры и времени
Формулы были получены аппроксимацией экспериментальных разрядных кривых, представленных на рисунке 4.
Рисунок 4 - разрядные характеристики литий-ионной АБ, снятые при различной температуре
Тестирование модели
На рисунке 5 представлена разрядная характеристика одной АБ, снятая при номинальной температуре 20° С и токе разряда 1 А.
Рисунок 5 - разрядная характеристика литий-ионной АБ
На рисунке 6 приведены разрядные характеристики системы, состоящей из девяти АБ, соединённых последовательно-параллельно.
а - характеристика, снятая с девяти АБ
б - характеристика, снятая с девяти АБ, одна из которых вышла из строя
Рисунок 6 - разрядные характеристики схемы, состоящей из девяти АБ
На рисунке 7 приведены разрядные характеристики, снятые с девяти АБ при разных температурах (рис.7, а) и токах (рис.7, б).
Как видно из графиков, при снижении температуры, снижаются максимальное напряжение и ёмкость АБ; при увеличении тока разряда АБ батарея разряжается быстрее; максимальное напряжение не меняется
а - характеристики, снятые при разных температурах
б - характеристики, снятые при разных токах разряда
Рисунок 7 - разрядные характеристики 9 АБ, снятые при разных внешних параметрах
Заключение
Доработана модель АБ, используемая в Simulink, учитывающая изменения температуры, саморазряд и деградационные изменения АБ. Характеристики, полученные в ходе тестирования АБ, подтверждают её работоспособность; модель может быть использована при проектировании различных систем электропитания.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Применение литий-тионилхлоридных батарей в качестве химических источников для питания схем и приборов. Устройство, технические характеристики, достоинства и недостатки литий-тионилхлоридных батарей. Питание схемных узлов с различными типами потребления.
презентация [544,7 K], добавлен 23.11.2015Разработка источника питания для заряда аккумуляторной батареи, с реализацией тока заряда при помощи тиристорного моста на основе вертикального способа управления. Расчет системы защиты, удовлетворяющей данную схему быстродействием при КЗ на нагрузке.
курсовая работа [479,8 K], добавлен 15.07.2012Стандартная свинцовая стартерная аккумуляторная батарея (АКБ) как вторичный источник электроэнергии. Основные методы заряда аккумуляторной батареи. Общее устройство и конструктивные схемы АКБ, гарантийные сроки ее службы. Оптимизация процесса заряда.
реферат [1,8 M], добавлен 11.12.2014Электрический аккумулятор как химический источник тока многоразового действия (в отличие от гальванического элемента), требования к нему. Механизм выбора и обоснование силовой части, методика и основные этапы расчета главных элементов данной системы.
курсовая работа [758,8 K], добавлен 23.02.2014Анализ принципов построения энергоснабжения космических аппаратов. Типовые функции верхнего уровня иерархии подсистемы энергоснабжения. Этапы проектирования солнечной батареи. Подсистема распределения электрической энергии космического аппарата.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 08.06.2016История создания электрического аккумулятора. Принцип действия свинцово-кислотных, никель-кадмиевых аккумуляторов. Никель-водородные, литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. Химические процессы. Результаты испытаний аккумуляторов на безопасность.
реферат [568,1 K], добавлен 08.12.2015Разработка схемы главных электрических соединений подстанции. Расчет токов короткого замыкания. Выбор и проверка аккумуляторной батареи, разъедениетелей и приборов измерения тока. Расчет заземляющего устройства и определение напряжения прикосновения.
курсовая работа [801,3 K], добавлен 23.03.2015Структурная схема тяговой подстанции. Выбор типа силового трансформатора. Разработка однолинейной схемы тяговой подстанции. Определение расчетных токов короткого замыкания. Выбор и проверка изоляторов, высоковольтных выключателей, аккумуляторной батареи.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 19.09.2012Расчет объемной плотности энергии электрического поля. Определение электродвижущей силы аккумуляторной батареи. Расчет напряженности и индукции магнитного поля в центре витка при заданном расположении проводника. Угловая скорость вращения проводника.
контрольная работа [250,1 K], добавлен 28.01.2014Структурная схема тяговой подстанции. Расчет токов короткого замыкания и заземляющего устройства. Выбор и проверка токоведущих частей и электрических аппаратов. Выбор аккумуляторной батареи и зарядного устройства. Повышение качества электроэнергии.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 01.06.2014