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Battery CC-CV

정전류 정전압 충전 알고리즘

R2022b 이후

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라이브러리:
Simscape / Battery / BMS / Current Management

설명

이 블록은 배터리에 대한 CC(정전류) CV(정전압) 충전 알고리즘을 구현합니다. 방전 중인 배터리의 경우 이 블록은 CurrentWhenDischarging 입력 포트의 값을 사용합니다.

이 블록은 단정밀도 부동소수점 시뮬레이션과 배정밀도 부동소수점 시뮬레이션을 지원합니다.

참고

단정밀도 부동소수점 시뮬레이션을 사용하려면 모든 입력과 파라미터(샘플 시간(상속된 경우 -1) 파라미터 제외)의 데이터형은 single형이어야 합니다.

샘플 시간(상속된 경우 -1) 파라미터를 사용하여 블록의 연속 구현과 이산 구현 간에 전환할 수 있습니다. 연속시간에 대한 블록을 구성하려면 샘플 시간(상속된 경우 -1) 파라미터를 0으로 설정합니다. 이산시간에 대한 블록을 구성하려면 샘플 시간(상속된 경우 -1) 파라미터를 0이 아닌 양의 값으로 설정하거나, 또는 -1로 설정하여 업스트림 블록에서 샘플 시간을 상속합니다.

참고

이 블록의 연속시간 구현은 배정밀도 부동소수점 시뮬레이션에서만 작동합니다. 단정밀도 부동소수점 파라미터 및 입력을 제공하면 이 블록은 오류를 방지하기 위해 이를 배정밀도 부동소수점 값으로 형변환합니다.

다음 다이어그램은 이 블록의 전체적인 구조를 보여줍니다.

방정식

이 블록은 정전류 모드와 정전압 모드의 CC-CV 알고리즘을 구현합니다. 다음 그림은 이러한 모드의 동작을 보여줍니다.

다음 방정식은 블록이 출력하는 배터리 기준 전류를 정의합니다.

$$Current=\{\begin{array}{cc}Maximumchargecurrent,& ifbatteryischargingand{v}_{meas}<v_{\max }\\ \left(K_p+K_i\frac{1}{s}\right)\left(v_{\max }-v_{meas}\right),& ifbatteryischargingand{v}_{meas}\ge v_{\max }\\ Maximumdischargecurrent,& ifbatteryisdischarging\end{array}$$

여기서 각각은 다음과 같습니다.

• v_max는 최대 셀 전압(V) 파라미터의 값입니다.

• v_meas는 가장 높은 셀의 전압입니다.

• K_p와 K_i는 제어기 비례 이득 파라미터의 값과 제어기 적분 이득 파라미터의 값입니다.

예제

배터리 충전 및 방전

이 예제에서는 배터리를 충전하고 방전하기 위해 정전류 및 정전압 알고리즘을 사용하는 방법을 보여줍니다. Battery CC-CV 블록은 10시간 동안 배터리를 충전하고 방전합니다. 초기 충전 상태(SOC)는 0.3입니다. 배터리가 충전 중일 때 전류는 배터리가 최대 전압에 도달할 때까지 일정하며, 도달한 후에는 전류가 0으로 감소합니다. 배터리가 방전 중일 때 모델은 정전류를 사용합니다.

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배터리 패시브 셀 밸런싱

이 예제에서는 패시브 셀 밸런싱 알고리즘을 사용하여 직렬로 연결된 2개의 셀이 있는 배터리를 밸런싱하는 방법을 보여줍니다. 2개 셀의 초기 충전 상태(SOC)는 각각 0.7과 0.75입니다. 밸런싱 절차는 셀 전압에 따라 달라집니다. 또는 밸런싱에 SOC 값을 사용할 수 있습니다. 밸런싱이 활성 상태이면 더 높은 충전 상태의 셀을 방전하기 위해 블리딩 저항기(블리더 저항기)가 켜집니다. Battery Pack Model Builder의 객체와 함수를 사용하여 더 복잡한 배터리 팩을 생성할 수 있습니다.

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Balance Battery Cells with Switched Capacitor Method

Balance a battery with two cells connected in series by using the switched-capacitor (SC) strategy for active cell balancing. For shuttling the energy between the battery cells, this method uses capacitors as external energy storage elements. To balance N cells, the SC method requires N-1 capacitors and 2*N bidirectional switches. The control strategy has two states only and can work in charging and discharging modes. The initial state of charge (SOC) is 0.7 for one cell and 0.75 for the other. To generate more detailed battery packs, use the objects and functions in the Battery Pack Model Builder.

R2023b 이후

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포트

입력

ChargingEnabled — 배터리 충전 사용 여부

부울

배터리 충전 사용 여부로, 1(사용) 또는 0(사용 안 함)으로 지정됩니다.

CellVoltage — 셀 전압

스칼라 | 벡터

셀의 전압으로, 단일 셀의 경우 스칼라로 지정되거나 여러 셀의 경우 벡터로 지정됩니다.

CurrentWhenCharging — 충전을 위한 전류

스칼라

배터리가 충전을 위해 사용하는 전류의 값으로, 스칼라로 지정됩니다.

CurrentWhenDischarging — 방전을 위한 전류

스칼라

배터리가 방전을 위해 사용하는 전류의 값으로, 스칼라로 지정됩니다.

출력

Current — 계산된 기준 전류

스칼라

배터리 팩에 대한 기준 전류로, 스칼라로 반환됩니다.

파라미터

최대 셀 전압(V) — 허용 가능한 최대 셀 전압

4.5 (디폴트 값) | 스칼라

허용 가능한 최대 셀 전압(단위: 볼트)

제어기 비례 이득 — 비례 이득

100 (디폴트 값) | 스칼라

PI 제어기의 비례 이득 K_p입니다.

제어기 적분 이득 — 적분 이득

10 (디폴트 값) | 스칼라

PI 제어기의 적분 이득 K_i입니다.

제어기 안티와인드업 이득 — 안티와인드업 이득

1 (디폴트 값) | 스칼라

PI 제어기의 안티와인드업 이득입니다.

신호 추적 피드백 루프의 이득 — PI 제어기의 추적 계수

1 (디폴트 값) | 스칼라

PI 제어기의 추적 계수 K_t입니다.

이 블록은 추적 신호와 제어기 출력 간의 차분을 이득 값 K_t로 적분기 입력에 다시 공급합니다. 이 파라미터를 사용하여 해당 피드백 루프의 이득을 지정합니다.

신호 추적은 무충돌 제어 전환(bumpless control transfer)과 멀티루프 제어 구조의 와인드업 방지 등 몇 가지 응용 사례에 사용됩니다.

샘플 시간(상속된 경우 -1) — 블록 샘플 시간

-1 (디폴트 값) | 0 | 양의 정수

연속적인 블록 실행 간의 시간입니다. 실행하는 동안 블록은 출력을 생성하고 필요한 경우 내부 상태를 업데이트합니다. 자세한 내용은 샘플 시간이란? 항목과 샘플 시간 지정하기 항목을 참조하십시오.

상속된 이산시간 동작의 경우, 이 파라미터를 -1로 지정합니다. 이산시간 동작의 경우, 이 파라미터를 양의 정수로 지정합니다. 연속시간 동작의 경우, 이 파라미터를 0으로 지정합니다.

이 블록이 연속 동작과 이산 동작 간의 전환을 허용하는 마스크 처리된 서브시스템 또는 Variant 서브시스템에 있는 경우, 샘플 시간 파라미터를 승격하십시오. 샘플 시간 파라미터를 승격하면 블록의 연속 구현과 이산 구현 간의 올바른 전환을 보장할 수 있습니다. 자세한 내용은 Promote Block Parameters on a Mask 항목을 참조하십시오.

확장 기능

C/C++ 코드 생성
Simulink® Coder™를 사용하여 C 코드나 C++ 코드를 생성할 수 있습니다.

버전 내역

R2022b에 개발됨

참고 항목

Battery Charging Current Limit | Battery Discharging Current Limit