1. 배터리팩을 설계하기전에...

필요한 배터리 용량과 전압 요구 사항을 설정해야한다.

이번에는 아래와 같이 가정한다.

배터리 팩 요구사항 : 용량 81Ah, 공칭 전압 14V
내가 사용할 배터리 셀 : 용량 27Ah, 공칭 전압 3.7V

이렇게 3p4s(3개가 병렬, 그리고 3개짜리 병렬 연결이 4개 직렬 연결) 구조의 배터리팩을 만들어볼 것이다.

Simscape Battery 에서는 위의 3가지 구조의 배터리의 기하학적 형태를 지원한다.
(배터리 형태는 Thermal Design 과 Battery Sizing에 영향을 준다)

이번에는 Pouch Cell 형태의 배터리 셀을 사용할 것이다.

2. 배터리빌더를 활용한 배터리 셀 설정

MATLAB-앱-배터리 빌더 를 누른다.

셀을 누르면 이런 3차원 공간이 나타난다.

위와 같이 설정을 수행한다.

배터리 셀의 Capacity를 27Ah로 설정해준다.

그럼 이렇게 내가 만든 셀이 시각화된다. (height과 width가 정확히 내가 설정한 값과 일치함을 확인할 수 있다)

여기서 작업 공간으로 내보내기를 눌러주자.

나의 MATLAB Workspace에 위와 같이 NewCell이 생긴 것을 확인할 수 있다.

3. 열이 배터리에 미치는 영향

현재 우리가 사용중인 Battery(Table-Based)는 전기, 열 두 도메인의 영향을 모두 확인할 수 있는 모델이다.

우리는 열이 배터리 성능에 영향을 미치는 것을 허용할 수 있고, Thermal Mass(온도를 1도 올리는 데 필요한 에너지량 (J/°C)) 도 설정할 수 있다.

이전과같이 배터리 빌더에서 온도가 성능에 영향을 미치는것을 허용하도록 관련 설정을 진행하고 Workspace로 Export 해주자.

4. 병렬로 배터리셀 연결하기 (3p)

Parallel Assembly를 클릭해서 생성해준다.

병렬연결에 사용할 Batteery Cell을 이전에 생성했던 NewCell로 설정해준다.

병렬 연결 갯수도 3으로 설정해주고 적용을 눌러준다.

마찬가지로 Matlab Workspace로 내보내준다.

이렇게 배터리 3개가 병렬로 연결된 것을 확인할 수 있다.

5. 직렬로 3p(3병렬) 2개를 연결하기 (3p2s)

Module을 눌러서 새로운 배터리 모듈을 만들어주고 -> 앞서 했던 과정과 동일하게 관련 설정을 수행해주고 -> Workspace로 Export 해준다.

6. 원하는 해상도(정확도)로 모듈을 모델링하기

우리는 원하는 Model Resolution 으로 방금 만든 모듈을 모델링 할 수 있다.
(fidelity는 시뮬레이션이 현실을 얼마나 정밀하게 재현하는지를 의미하는데, 원하는 fidelity에 따른 모델링이 가능하다)

기본값은 Lumped로, 앞서 만든 모듈의 6개의 배터리 셀들이 6개 셀의 capcacity와 voltage를 합산한 1개의 셀로 모델링된다.
(다시말해, 1개의 모듈 -> 내부 배터리셀을 합산한 1개의 배터리 셀 로 모델링 되는 것)

지금은 기본값인 Lumped 상태이기때문에 배터리 셀 6개가 1개의 배터리 셀로 모델링되는 것을 확인할 수 있다.

(6개의 capacity, voltage등이 합산된 1개로, fidelity가 낮은 상태. 그러나 빠른 테스팅이 가능한 상태)

7. Module Assembly 생성

Module Assembly 를 눌러준다.

이렇게 사용할 모듈을 앞서 만든 NewModule로 설정해준다.

적용 누르면 이렇게 앞서 만들어뒀던 NewModule 배터리가 plot된다. 내보내기 해주자.

8. 배터리 팩 생성

참고로 개념상 배터리 팩 > 모듈 어셈블리 > 모듈 > 셀 의 포함 관계이다.

배터리 팩을 생성하고, 모듈 어셈블리로 NewModelAssembly를 2 번 추가해주자.

적용하면 3p2s 의 모듈 어셈블리가 2 개 생겨난다.

이제 모듈 어셈블리 간 간격 과 열 방출 경로를 설정해주자.

9. 내가 만든 배터리팩을 라이브러리화 하기

이렇게하면,,

두근..

내가 만든 배터리팩이 라이브러리로 만들어졌다.

이렇게 내가 만든 배터리팩으로 만든 라이브러리가 파일로 생성된 것을 확인할 수 있다.