在Romeo Power，我们设计我们的电池组和电池技术，使我们的客户能够生产更高效的电动汽车，并实施可扩展的能源存储系统。在为下一个产品选择我们的电池组之前，我们的客户需要知道电池组在各种预期操作条件下的表现，包括各种温度和充电状态。使用硬件原型来评估电池组的性能既缓慢又昂贵，所以我们依赖模拟来确保最小化硬件测试。
MATLAB建模与仿真®，s金宝appimulink.®而且Simscape™比建立物理原型更快，更安全，更昂贵，而不是昂贵。我们可以识别在不运行整个系统的情况下为特定设计工作的算法或充电方法。我们可以测试对实际电池测试难以或危险的场景，并优化特定应用和使用配置文件的设计。模拟通常会揭示在系统级测试期间错过的错误。此外，我们的客户可以使用我们的模型来评估电动汽车或商业和住宅能量存储系统的电池组和电池管理系统（图1）。
图1所示。用于叉车的48V锂电池组。
利用参数估计描述和建模单个细胞
为了模拟电池单元，我们需要表征其性质 - 如何在最初和多次充电 - 放电循环中执行，在各种温度和充电状态下。我们运行广泛的测试，包括使用热室的开路电压（OCV）和混合脉冲功率表征（HPPC）测试，以改变电池温度以覆盖感兴趣的操作范围。我们在每个老化里程碑之后的各种电荷状态的能力和阻抗的变化 - 例如，每200个充电放电循环后。
我们将测量的数据导入MATLAB并执行参数估计以找到等效电路模型的开路电压，电阻和电容值，我们使用Simscape电压源，电阻和电容器块在Simulink中建立（图2）。金宝app
图2.使用Simscape块为参数估计开发的等温3-RC等效电路。EM =开路电压，R =电阻，C =电容。
参数估计包括计算等效电路参数，以使仿真结果与实验测量相匹配。我们从给定的等效电路拓扑和一组初始参数猜测开始。MATLAB优化函数计算参数值，使仿真和实验之间的差异最小。在所有感兴趣的温度下重复这些步骤，逐列填充查找表。我们使用电池老化时收集的数据重复参数估计，在每个年龄阶段为电池创建额外的查找表。
作为生命的开始（BOL）参数估计的结果，每个等效电路组件将具有二维查找表，其中包含表示表示充电状态的温度和行的列。图3示出了示例查找表，其中内阻R0显示为SOC和温度的函数。
图3。由参数估计得出的查找表可视化显示内阻作为电荷状态和温度的函数。
为了验证参数化模型，我们模拟它，绘制MATLAB中的仿真结果，并将它们与电池测试结果进行比较（图4）。
图4.一天，电动车辆应用的动力驱动模拟（基于单个单元）。顶部到底部：模拟电压（红色）和测量电压（蓝色），电流和充电状态。
创建多单元的模型
为了创建一个完整的电池组或模块，我们将单个电池模型串联或并联，然后将这些串并联或串联(图5)。
图5。由上至下:电池组型号、串并联、单体串联、等效电路、查表样块(R0)。
我们在各个细胞之间插入对流传热块以解释热效应。在仿真期间，我们监控各个电池的温度，SOC和电压以及完整模块的温度，电压和电流。通过修改每个字符串中的字符串数或单元格数，我们可以快速评估不同的配置并识别特定应用程序的最佳配置。
我们根据自己的需求或客户的需求调整模型的保真度。我们使用低保真度模型为需要定制设计的新客户生成初始设计报告，或者当现有的产品框架不能用于执行系统分级和初步分析时。我们使用高保真模型进行产品验证、电池平衡、状态估计和充电器控制算法开发、硬件在环测试，并集成到车辆平台。
与客户共享模型
我们的许多客户运行他们自己的模拟，以验证尺寸或看看一个特定的电池组将如何工作在他们的设计之一。例如，一家开发电动汽车的公司可能希望将电池模型与汽车发动机模型集成在一起，并对不同的驱动剖面进行车辆级模拟。
车辆模型，甚至驱动轮廓，通常包含专有信息，如我们自己的电池模型。要解决此问题，我们开发了Black-Box版本的电池组模型。我们生成了原始模型的代码，并根据编译的代码创建了新的Simulink模型。金宝app我们的客户可以完全控制设置初始条件，例如初始SOC，初始电池温度，冷却剂温度和传热系数（图6）。
图6. TOP：客户电池组模型。底部：用于设置模型参数和初始条件的界面。
我们预计对安全，成本效益和可靠的电池需求不断增长，以满足电动汽车行业的需求。通过在MATLAB和Simulink中进行建模和模拟，我们可以快速探索各种单元配置金宝app，并在性能，重量，体积或散热要求方面优化系统架构。
