Vrednotenje modela je bilo izvedeno z uporabo podatkov z dirke v Avstriji (FSA) in dirke v Nemčiji (FSG). Ti dve dirki sta bili izbrani, ker je ekipa uspešno pri-dobila podatke o porabi in delno tudi o stanju BP. Ker telemetrijski sistem na tekmi FSA ni popolnoma deloval, organizator pa je bil z ekipami pripravljen deliti njihove podatke z uradnega moč metra, sem za vrednotenje modela uporabil te podatke. Zajeti so bili z napravo za shranjevanje podatkov (ang. data loggger) Isabellenhütte IVT-MOD IVT-500-U3-TOI-CAN2-12 [21], [22]. Temperaturno vrednotenje je zato za tekmo FSA rahlo oknjeno, saj je telemetrijski sistem po-datke pričel zbirati šele od 400 s dalje, hkrati pa zajemanje ni bilo periodično.
Organizatorji FSA in FSG so uporabili enake naprave za shranjevanje po-datkov na obeh dogodkih. Ker sta bili dirki v razmaku enega tedna, naprave po končani tekmi FSA nismo vrnili in smo jo uporabili tudi na tekmi FSG. Zaradi tega sem kljub uspešno zajetim podatkom s telemetrijskim sistemom za vred-notenje uporabil te podatke.
Za kriterij uspešnosti sem izbral povprečno napako napetosti in temperatur
44 Modeliranje baterijske celice
BC ter razliko napetosti po postanku za menjavo voznikov. Povprečno napako sem izbral zato, ker se zaradi napak pri parametrizaciji notranjih upornostih le-te pri simulaciji odštejejo.
4.5.1 Dirka Formula Student Avstrija - FSA
Vrednotenje modela je bilo za tekmo FSA opravljeno na vzdržljivostni preizkušnji.
Dirka se je odvijala v prvem tednu avgusta 2021. Obremenitvena karakteristika (slika 4.7) ima na sredini premor, saj je v tem času potekala menjava voznikov in je dirkalnik miroval. Proti koncu dirke, pri času1550s (25min), je glavni računalnik vozila (v nadljevanju VCU, ang. vehicle control unit) omejil maksimalno moč BP, da napetost BP ni padla pod varnostno mejo. Pri postanku (med 715 s in 815 s), se je glavno stikalo v BP izklopilo in napetost je padla na 0V. Zaradi boljše preglednosti rezultatov na sliki 4.7 sem ta del dvignil na pričakovano napetost BP, ter ga izločil iz izračuna povprečne napake.
Slika 4.7: Primerjava simulacijskih in izmerjenih napetosti z dirke FS Avstrija Povprečna napaka med simulacijo in izmerjenimi vrednostmi je2,05V.
Vred-4.5 Vrednotenje modela na baterijskem paketu iz sezone 2019 45
nosti napetosti po postanku so pomembne, saj se le-te med postankom, zaradi neobremenjenosti BP, nekoliko regenerirajo. Rezultati primerjave iz dirke FSA kažejo, da model deluje dobro. Maksimalni odstopanji sta bili −30 V in 24 V. Maksimalno negativno odstopanje se je pojavilo med 200 s in 400 s. Na tem območju je sesedanje napetosti nekoliko manjše, kar je posledica manjše parametrizirane R0 BC pri SOC na intervalu med 80 % in 90 % od dejanske.
Maksimalno pozitivno odstopanje se je zgodilo čisto na koncu dirke. Proti koncu preizkušnje (od 1600 s do konca) je opazno, da prihaja do slabšega približka, saj je praznilna karakteristika na tem območju zelo strma, uporabljamo pa le en na-bor parametrov. Za boljši približek bi na zadnjem delu potrebovali več nana-borov parametrov pri ožjem intervalu SOC.
Simulirana temperatura BC je približno enaka izmerjeni (slika 4.8). Zaradi težav s telemetrijskim sistemom so na grafu le delno zbrani podatki. Zunanja tem-peratura je bila zjutraj25◦C, s čimer lahko predvidevamo, da sta se povprečna in najvišja temperatura celic na območju med[0,400]s spreminjali linearno, medtem ko je najnižja temperatura vztrajala pri zunanji temperaturi.
Slika 4.8: Primerjava simulacijskih in izmerjenih temperatur z vzdržljivostne preizkušnje FS Avstrija
46 Modeliranje baterijske celice
4.5.2 Dirka Formula Student Nemčija - FSG
Vrednotenje modela je bilo za tekmo FSG opravljeno na vzdržljivostni preizkušnji.
Dirka se je odvijala v drugem tednu avgusta. Za razliko od dirke FSA, kjer se nam je pripetila diskvalifikacija v zadnjem krogu, zaradi varnostnega izklopa dirkalnika, se je zaradi nasmihanja dobre uvrstitve tokrat parametre programske opreme nastavilo bolj zadržano, z namenom, da preizkušnjo zagotovo končamo.
Primerjavo izmerjenih in simuliranih napetosti na preizkušnji FSG prikazuje slika 4.9.
Slika 4.9: Primerjava simulacijskih in izmerjenih napetosti z dirke FSG Dirkaška preizkušnja ima podobne značilnosti kot FSA. Ker so bili tokrat parametri nastavljeni na varnejše vrednosti, so bili povprečni časi kroga slabši kot pri FSA. Zaradi boljšega delovanja telemetrijskega sistema je bila med postankom zaradi odklopa BP njena napetost pri vrednotenju zamenjana s tisto, ki jo je znotraj BP izmeril BMS.
Povprečna absolutna napaka med simulacijo in meritvami je −3,39 V,
rela-4.5 Vrednotenje modela na baterijskem paketu iz sezone 2019 47
tivna pa0.9 %. Razliki napetosti ob menjavi voznikov sta bili−6,35V ob začetku postanka in −1,2 V ob ponovnem startu. Regeneracija napetosti je bila pri sim-ulaciji precej hitrejša, kar je posledica nekoliko napačne ocene parametrov C2 in C3. Ob koncu postanka se napetosti izravnata, kar nakazuje da sta parametra C2 in C3 prevelika. Za razliko od dirke FSA, se na dirki FSG nismo približali najnižji dovoljeni napetosti BP, ki bi varnostno izklopila dirkalnik, zato je zadnji del vožnje precej bolj natančno simuliran. Največje odstopanje −16,43V se po-javi na samem začetku, kjer je poraba, zaradi slabšega oprijema, ki je posledica neogretih gum, nekoliko višja.
Preko telemetrijskega sistema smo uspešno zajeli temperature kontaktov BC skozi celotno vzdržljivostno preizkušnjo. Temperature BC so v prvem delu precej dobro sledile temperaturam kontaktov BC, kasneje pa je vidno, da so se BC hladile bolje kot kontakti, saj so bile površinsko bolj izpostavljene zunanjemu zraku.
Poleg tega je bil sistem hlajenja načrtovan za BC in ne za kontakte. Simulirane temperature odstopajo2◦C od izmerjenih in delno vplivajo na rezultat simulacije, predvsem preko parametrovC2 terR2, ki pri preračunu preko prireditvene tabele najbolj odstopata.
Slika 4.10: Primerjava simulacijskih in izmerjenih temperatur z vzdržljivostne preizkušnje iz FSG
48 Modeliranje baterijske celice