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ScaledPackPrismatic-棱柱形集中式电池包

1)        模型路径

TYBattery.Packs.ScaledPackPrismatic

2)        图标设计

棱柱形集中式电池包图

3)        功能描述

本模型描述一个由多个棱柱形（方形）电池组构成的电池包。该模型通过按比例放大单个方形电芯的仿真结果来快速模拟电池包的系统级性能，尤其关注其热行为。用户可设定电芯的串并联数目，但模型不考虑棱柱形电芯在包内的具体堆叠布局、紧固压力以及由此产生的局部热点。模型的核心是模拟电池包的整体产热、内部集总式的热传递以及电池包与外界环境的热交互。

4)        模型假设

        热模型的离散单元内温度分布各向同性；

        电池包内所有棱柱形电芯具有完全一致的电化学与热特性，电池包的宏观特性由单个电芯特性缩放而来。

5)        模型接口

接口

变量

范围/单位

数据维度

数据类型

描述

p

v

V

[1]

Real

接口电压

i

A

[1]

Real

接口电流

n

v

V

[1]

Real

接口电压

i

A

[1]

Real

接口电流

BatteryPackBus

v_max

V

[1]

Real

最大电压

v_min

V

[1]

Real

最小电压

i_max

A

[1]

Real

最大电流

i_min

A

[1]

Real

最小电流

T_average

degC

[1]

Real

平均温度

T_max

degC

[1]

Real

最大温度

T_min

degC

[1]

Real

最小温度

SOC_average

/

[1]

Real

平均SOC

SOC_max

/

[1]

Real

最大SOC

SOC_min

/

[1]

Real

最小SOC

SOH_average

/

[1]

Real

平均SOH

SOH_max

/

[1]

Real

最大SOH

SOH_min

/

[1]

Real

最小SOH

a_C

C

[1]

Real

实际电荷容量

n_C

C

[1]

Real

标称电荷容量

HeatPort

top

Q_flow

W

[N_x,N_y]

Real

接口热流量

T

K

[N_x,N_y]

Real

接口温度

bottom

Q_flow

W

[N_x,N_y]

Real

接口热流量

T

K

[N_x,N_y]

Real

接口温度

front

Q_flow

W

[N_x,N_y]

Real

接口热流量

T

K

[N_x,N_y]

Real

接口温度

back

Q_flow

W

[N_x,N_y]

Real

接口热流量

T

K

[N_x,N_y]

Real

接口温度

left

Q_flow

W

[N_x,N_y]

Real

接口热流量

T

K

[N_x,N_y]

Real

接口温度

right

Q_flow

W

[N_x,N_y]

Real

接口热流量

T

K

[N_x,N_y]

Real

接口温度

positivePin

Q_flow

W

[N_x,N_y]

Real

接口热流量

T

K

[N_x,N_y]

Real

接口温度

negativePin

Q_flow

W

[N_x,N_y]

Real

接口热流量

T

K

[N_x,N_y]

Real

接口温度

6)        模型参数

tab参数

group参数

参数名称

默认值

单位

参数描述

常规

电池包配置

N_serial

1

/

串联电池数量

N_parallel

1

/

并联电池数量

cell

EquiCircuit_Po_850mAh

/

电芯模型选择与参数设置

Housing

理想热传递

/

外壳模型选择与参数设置

Custom Parameters

housingHeatPort

housingHeatPort(final pinHeatTransfer = false)

/

外壳热接口

离散化

N_verticalElements

1

/

电池热模型的垂直离散数

初始化

参数

SOC_start

0.5

1

电池包SOC初始值

T_start

20

degC

电池包温度初始值

7)        模型变量

变量类型

变量名称

单位

类型

描述

结果变量

P_terminal

W

Real

电池端子功率

P_ideal

W

Real

理想功率

P_loss

W

Real

内部功率损失

8)        参数设置

1)        串联电池数量N_serial、并联电池数量N_parallel和电池热模型的垂直离散数N_verticalElements需设置为正整数；

2)        可通过参数cell进行电芯模型选择与参数设置，包括：

①        通用基础电芯

②        通用等效电路电芯

③        通用数据驱动电芯

④        通用电化学电芯

⑤        等效电路电芯Po_850mAh

⑥        数据驱动LFP_92Ah电芯

⑦        电化学电芯NMC_7p5Ah

其中，通用电芯参数需点击进入参数页面设置电芯参数，型号电芯选择后直接使用；

3)        可通过参数housing进行外壳模型选择与参数设置，详细参数需点击进入参数页面设置。

9)        模型原理

1)        电池包几何结构

对于棱柱形单元，其在x-y平面上的方向由前-后-左-右表面的单独热端口定义。

棱柱形单元电池包

2)        集中式电池包

集中式电池包用单个电池电芯模型，并假设电池组中的所有电池电芯相同，对其特性进行缩放，图展示了圆柱形电池缩放电池组的模型结构。

棱柱形电池缩放电池组

缩放电池包的核心是可替换组件cell，它定义了电池组中的电池电芯模型。 所有扩展部分模型的电池电芯模型都可以重新声明，用于棱柱形电池单元。电池的电气和热连接器连接到缩放块。这些缩放块使用以下参数：

         N_serial：电池包中每个分支串联连接的电芯数量；

         N_parallel：并联电池或分支的数量。

这些是电池组模型的顶层参数。热流缩放模型将电池热端口映射到外壳热端口，该端口直接连接到外壳模型的内部热端口。外壳描述了电池组与环境之间的热交换。外壳有不同的热传递模型可供选择：理想、静态和动态热传递。除了热传递外，可用的外壳模型在参数化方面也有所不同。有些模型直接参数化热导率和热容量，而有些模型基于材料参数化。外壳的尺寸由电池电芯模型的尺寸和顶层参数定义：

         N_x：x方向上的电池单元数量；

         N_y：y方向上的电池单元数量。

默认情况下，它们设置为N_x=N_serial和N_y=N_parallel。

3)        电压电流缩放

该模型作为单个电池到整个电池组的缩放适配器。电池的特性被乘以以模拟整个电池组的输出。假设每个电池的电流和电压降相等，因为在集中式电池包中，它们仅由一个电芯模型实例表示。对于串联连接的电池，这意味着电池电压等于电池包两端电压差除以串联电池的数量。

总电流被并联电池的数量平分，假设电流在各个电池之间均匀分布。

4)        热流缩放

5)        电池热模型

一维动态热模型，电池热容在电芯的高度方向上一维离散化，电池的热力学特性通过热容和热导体进行组合建模。侧向传热的热阻考虑从中心到相应表面的距离以及电芯材料和外壳的属性。

6)        外壳模型

电池包外壳模型描述了电池包与外界之间的热交换，包含理想、静态和热传递模型，可供选择。

电池包外壳

         理想热传递：通过热端口的直接连接描述理想热传递；

         静态热传递：通过热导描述的热传递为静态热传递；

         动态热传递：在动态热传递模型中添加了热容，需要设置初始温度。

热传递