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Verfasst am: 02.05.2010, 13:10
Titel: Kondensator in Simulink
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Hallo zusammen,
ich bin ein ziemlicher Simulink Neuling. Ich schreibe eine Diplomarbeit über Energiespeicher in Elektrofahrzeugen und möchte gerne in Simulink einen Kondensator mathematisch simulieren.
Ich habe die Leistung die duch Bremskraftrückgewinnung entsteht als Eingangssignal und möchte gerne berechnen wie viele Kondensatoren ich brauche um die Energie aufzunehmen, bzw um wieviel ich die Batterie verkleinern kann wenn ich eben zusätzlich die Kondensatoren einsetze.
Falls jemand einen Rat hat würde ich mich über zahlreiche Antworten freuen.
lg
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| Epfi |
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Verfasst am: 02.05.2010, 14:41
Titel:
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Ich glaube, das haste schneller von Hand gerechnet als per Simulink.
Energie, die ein Kondensator speichert: E = 1/2 * C * U^2
Energie, die das fahrende Fahrzeug hat: E = 1/2 * m * v^2
Wenn Du nur den Leistungsfluss in die Kondensatoren kennst, kannst Du die Spannung am Kondensator per Integration der Leistung ausrechnen:
U = sqrt(2*E/C)
E = integral(P * dt)
Die Integration bekommst Du mit dem 1/s-Block aus der "linear"-Bibliothek hin.
Und beim beladen aufpassen, dass Du mit der Spannung unter der zulässigen Spannung der Kondensatoren bleibst. Geplatzte Elkos stinken fürchterlich ;)
Insgesamt dürfte es am sinnvollsten sein, wenn Du das gesamte elektrische System simulierst und nicht nur einzelne Teile. Die Regelung der Zwischenkreisspannung dürfte keinen unerheblichen Einfluss auf das Gesamtverhalten deines Fahrzeugs haben. Wenn Du die ZK-Spannung zu stark auf ihrem Sollwert festhältst, kannst Du so viel C in den Zwischenkreis packen, wie Du willst - die Energie wird immer direkt in die Batterien gehen/aus den Batterien kommen.
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| Warlord |
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Verfasst am: 02.05.2010, 15:09
Titel:
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Danke für deine Antwort, leider kann ich das ganze nicht per Hand berechnen.
Ich muss das ganze auf eine schon vorliegende Simulation aufbauen, übergeordnet ist dem ganzen ein kompletter Fahrzyklus für den das Fahrzeug, bzw die Bauteile ausgelegt werden müssen, deswegen will ich das ganze mit Simulink machen. Was mir Kopfzerbrechen bereitet ist quasi ein Entscheidungssignal, dass festlegt wann die Energie aus der Batterie oder eben aus den Kondensatoren bezogen wird. Die Kondensatoren sollen quasi die Performance verbessern um beim Beschleuningen mehr Leistung zu erhalten.
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| Epfi |
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Verfasst am: 02.05.2010, 15:44
Titel:
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Da haste Dir aber was vorgenommen... ;)
Grundsätzlich muss dazu erstmal bekannt sein, wie die ganzen Speicher verschaltet sind. Wenn alle Speicher ohne weitere Schaltelemente auf dem DC-Zwischenkreis sitzen, kannst Du gar nicht entscheiden, wo die Energie herkommt und hingeht. Das ergibt sich dann automatisch aus Leitungsinduktivitäten, Widerständen, Energieabnahmeverhalten, ...
Vielleicht kannste ja mal rausfinden, wie sich dein Betreuer das vorstellt - dann weißt Du auch, wie Du den Kondensator in das Modell reinhäkeln musst.
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| Warlord |
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Verfasst am: 02.05.2010, 15:50
Titel:
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Also mal vereinfacht gesagt müsste das Ganze ja mit einer Parallelschaltung funktionieren, also den Kondensator Parallel zur Batterie, ist der Kondensator aufgeladen besitzt er ja einen unendlich großen Widerstand also wird die Batterie geladen (bzw wenn der Widerstand des Kondensators größer ist, als der der Batterie).
Achja nebenbei bemerkt, alles findet bei Gleichstrom statt.
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| Epfi |
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Verfasst am: 02.05.2010, 17:01
Titel:
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Den Kondensator im Wechselstromkreis einzubauen wäre auch selten doof - selbiges gilt für die Batterie ;)
Vereinfacht gesagt ist das so mit der Schaltung. Dann musst Du aber auch die Parallelschaltung von Kondensator und Batterie berechnen und nicht die Einzelelemente betrachten. Sprich Du brauchst ein elektrisches Modell vom Kondensator (relativ einfach) und ein elektrisches Modell der Batterie (womöglich nicht ganz so einfach - kenne ich mich nicht wirklich aus). Die beiden musst Du dann parallel schalten und berechnen, wie sich der Strom aufteilt und welche Spannungen sich daraus an den beiden Elementen ergeben.
Ein- und Ausgangsgrößen sind dann Strom und Spannung und nicht mehr die Leistung/Energie.
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| Warlord |
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Verfasst am: 02.05.2010, 18:05
Titel:
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Wollte damit nur anmerken das ich für die Schaltung keine AC/DC Wandler brauche.
Die frage ist eben ob ich nicht ne Entscheidungsschaltung bauen kann, die bestimmt wann der Strom in die Batterie und wann in den Kondensator geht, bzw. wer wann was abgibt.
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| Epfi |
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Verfasst am: 02.05.2010, 18:40
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Das kannst Du natürlich machen, wenn die Leistungselektronik deines Autos das hergibt. Wenn Du die Energie beim bremsen nur in den Kondensator schieben willst, musst Du die Batterie abklemmen, sonst bekommt die Zwangsweise auch einen Teil des Stroms ab. Und bevor Dir die Kondensatoren explodieren, musst Du ihnen auch die Chance geben, sich zu entladen. Sei es in die Batterie oder über einen Widerstand.
Genau das gleiche beim Beschleunigen - wenn die Kondensatorspannung unter das Minimum gefallen ist (-> Spannung an den Maschinen!), müssen die Batterien wieder an den Wechselrichter dran, sonst bleibt die Karre stehen.
Ob das wirklich so gemacht wird, weiß ich nicht - für das Management mehrerer, um Größenordnungen unterschiedlich schneller Energielieferanten (z.B. Kondensator - Lithium-Batterie - Brennstoffzelle) muss man aber sicher mehr tun, als die Dinger einfach parallel zu schalten.
Um eine simple Entscheidungsschaltung zu bauen, kannst Du ein Entscheidungssignal erzeugen (0 = batterie, 1 = kondensator) und den Energiefluss zum Kondensator damit multiplizieren. Den Energiefluss zur Batterie multiplizierst Du mit dem invertierten Entscheidungssignal.
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