エネルギーの蓄積
以下の例を使用して、バッテリーおよびコンデンサによりエネルギーを蓄積する方法を学習します。
注目の例
HV バッテリーの充放電
この例では、ハイブリッド電気自動車に使用されるような高電圧バッテリーを説明します。モデルでは、動的駆動サイクルに由来する現実的な DC リンク電流のプロファイルが使用されています。合計シミュレーション時間は 3600 秒です。
バッテリー パックのセル バランス
この例では、リチウムイオン バッテリー パックのパッシブ セル バランスを実装する方法を説明します。モジュール内でセル間の差異があると、セルの SOC に不均衡が生じ、その結果電圧にも不均衡が生じます。この例で均衡化アルゴリズムは、バッテリー パックがアイドル状態のときに、セルの SOC の差異が事前定義された特定値を上回ると開始されます。
バッテリー パックの熱管理
この例では、電気自動車のバッテリー パックを熱管理タスク向けにモデル化する方法を説明します。バッテリー パックは、セルを直列および並列に組み合わせた複数のバッテリー モジュールで構成されています。各バッテリー セルは、Simscape™ Electrical™ の "Battery (Table-Based)" ブロックを使用してモデル化されています。この例では、初期温度と SOC はすべてのセルで同一です。4 個のバッテリー モジュール (3 個は類似し、1 個は他の 3 個と異なる) を直列接続してバッテリー パックをシミュレートします。この例の結果では、初期周囲温度を 25℃と仮定しています。Coolant Controls サブシステムが、バッテリー パックの冷却液の流量決定に使用するロジックを定義します。
バッテリー パックの DC 高速充電
この例では、電気自動車のバッテリー パックを DC 高速充電タスク向けにモデル化する方法を説明します。バッテリー パックは、セルを直列および並列に組み合わせた複数のバッテリー モジュールで構成されています。各バッテリー セルは、Simscape Electrical の Battery (Table-Based) ブロックを使用してモデル化されています。この例では、初期温度と SOC はすべてのセルで同一です。セルの容量は、製造上の公差や不確実性によって変わります。3 つのバッテリー モジュール (2 つは類似し、1 つは他の 2 つと異なる) を直列接続して、バッテリー パックをシミュレートします。この例の結果では、初期周囲温度を摂氏 0 度と仮定しています。Controls サブシステムによって、バッテリー パックの充電時間と電流を決定するロジックが定義されます。
バッテリー パックの短絡回路
この例では、リチウムイオン バッテリー モジュール内の短絡回路をモデル化する方法を説明します。バッテリー モジュールは 30 個のセルで構成され、並列の 3 個のセルからなるストリングが 10 個直列に接続されています。各バッテリー セルは、Simscape Electrical の Battery (Table-Based) ブロックを使用してモデル化されています。この例では、初期温度と SOC はすべてのセルで同一です。この例では冷却水の流れはモデル化されません。バッテリー モジュールは、0.1 mΩ の抵抗で短絡されます。突入電流が発生し、その後セルが急速に放電して温度が上昇します。セルが熱暴走とセル開放のトリガー温度に達すると、電気回路が切断されて電気シミュレーションが停止します。
永久磁石同期発電機によるバッテリー充電
この例では、永久磁石同期発電機 (PMSG) を使用してバッテリーを充電する方法を説明します。理想的な角速度源を使用して、回転子の角速度を一定に維持します。Control サブシステムはベクトル制御を使用して、PMSG のトルクを調整します。トルク指令値は、DC リンク電圧の関数として得られます。バッテリーの初期 SOC は 25% です。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。
スーパーコンデンサの充電と放電の動作
この例では、Supercapacitor ブロックが充電されてから放電する際の、電圧出力を説明します。充電のために、スーパーコンデンサに 100 mA の電流が 100 秒間入力されます。次に、スーパーコンデンサは 1 分間そのままの状態に置かれます。次の 1 時間、スーパーコンデンサを放電させるために、50 mA の負荷が 50 秒ごとに 1 秒間かけられます。その後、シミュレーション終了時までスーパーコンデンサはそのままの状態に置かれます。スコープに、スーパーコンデンサの充電時と放電時の電流と電圧が表示されます。
コンバーターを備えたウルトラコンデンサ
この例では、ウルトラコンデンサから電力を引き出す際に、DC-DC コンバーターを使用して一定の負荷電圧を保つ方法を示します。コンバーターが負荷に電力を供給し、コンデンサの電圧が低下します。コンデンサの電圧がしきい値 4 V 未満になると、保護回路が負荷を切断します。10 秒になると発電機がオンになり、負荷に電力が供給されてコンデンサが充電されます。
スマートフォンのバッテリーの充電
この例では、スマートフォン内の一般的なバッテリーを充電する定電流 (CC) と定電圧 (CV) の設定方法を説明します。定電流によるバッテリーの充電が開始されます。バッテリー電圧が特定の値に達すると、定電圧の充電プロセスが開始されます。
バッテリー パックの故障保護
この例では、電気自動車のバッテリー パック内にあるヒューズを使用して、故障および故障保護をモデル化する方法を説明します。バッテリー パックは、セルを直列および並列に組み合わせた複数のバッテリー モジュールで構成されています。各バッテリー セルは、Simscape Electrical の Battery (Table-Based) ブロックを使用してモデル化されています。この例では、初期温度と SOC はすべてのセルで同一です。4 個のバッテリー モジュール (3 個は類似し、1 個は他の 3 個と異なる) を直列接続してバッテリー パックをシミュレートします。この例の結果では、初期周囲温度を 25℃と仮定しています。Control サブシステムが、バッテリー パックの冷却液の流量決定に使用するロジックを定義します。ヒューズは、故障保護の手段としてバッテリー パックに内蔵されています。
Peak Shaving with Battery Energy Storage System
Model a battery energy storage system (BESS) controller and a battery management system (BMS) with all the necessary functions for the peak shaving. The peak shaving and BESS operation follow the IEEE Std 1547-2018 and IEEE 2030.2.1-2019 standards.
