Akun mallintaminen LTspice-piirisimulaattorilla

Abstract

Kandidaatintyössä mallinnetaan Li-Ion- ja NiMH-akun sähköiset ominaisuudet LTspice-piirisimulaattorilla. Mallinnus toteutettiin kahdella piirillä. Ensimmäinen piiri ohjaa varaustason tilaa akun kapasiteetin mukaan. Toinen piiri mallintaa akun I-V-ominaisuuksia vastuksilla ja kondensaattoreilla. Nämä komponentit mallinnettiin ohjattujen virta- ja jännitelähteiden avulla, koska niihin oli mahdollista rakentaa haluttu taulukkopohjainen epälineaarisuus. Ohjattujen lähteiden arvo riippuu kahdesta ohjauksesta: ensimmäisen piirin kehittämästä varaustasosta ja purkuvirran suuruudesta.

Tulokset olivat kohtuullisen tarkkoja ja realistisia. Simuloinneissa otettiin myös huomioon akkujen lämpötilat ja latauskerrat. Lopuksi voitiin todeta, että LTspice-malli oli tarkka, nopea käyttää ja kaikkien saatavilla.

In this Bachelor’s thesis, the Li-Ion and the NiMH batteries were modeled with the analog circuit simulator LTspice. Modeling was carried through with two circuits. The first circuit calculates the state of charge with a capacity of the battery. Second circuit models the battery’s I-V-characteristics with table-defined resistors and capacitors. These components were modeled with the help of arbitrary behavioral voltage and current sources, because those can be defined as tables. Behavioral voltage sources were depending the first circuit state of charge and value of discharge current.

The results were reasonable accurate and realistic. Batteries temperatures and charging cycles were also simulated. In conclusion, it can be stated that the LTspice model was accurate, fast to use and available for everybody.