主要内容

生成等效电路电池组的参数数据

使用MathWorks®工具,估计技术,并测量锂离子或铅酸电池的数据,您可以生成参数等效电路的电池块这个等效电路的电池block实现了具有开路电压、串联电阻和1到N RC对的电阻-电容(RC)电路电池。RC对的数目反映了电池瞬态特性的时间常数的数目。一般情况下,RC对的数目在1到5之间。

为参数创建参数数据的步骤等效电路的电池块,请执行以下工作流步骤。这些步骤使用数值优化技术来确定推荐RC对的数量,提供电池模型电路参数的初始估计,并估计参数以使模型与实验脉冲放电数据相匹配。结果提供了电路的开路电压、串联电阻和RC对参数数据等效电路的电池块。

工作流程步骤使用锂离子聚合物(LiPo)电池的示例脚本和模型:

示例电池放电脚本使用电池类控制参数估计工作流。

工作流 描述 额外MathWorks工具
步骤1:加载和预处理数据

加载并预处理时间序列电池放电电压和电流数据。

没有一个
步骤2:确定RC对的数量

确定估算所需时间常数(TC)的数量。

曲线拟合工具箱™
步骤3:估计参数

对于电池放电数据,估计和优化:

  • 开路电压

  • 串联电阻,R0

  • RC对(s)时间常数(s)

  • RC对电阻(s), Rx

使用一个模型来练习估计等效电路电池块。

曲线拟合工具箱、并行计算工具箱、优化工具箱和金宝app®优化设计™
步骤4:设置等效电路电池组参数

设置以下块参数:

  • 开路电压表数据

  • 串联电阻表数据

  • 电荷断点的状态

  • 温度断点

  • 电池容量表

  • 网络电阻表数据

  • 网络电容表数据

没有一个

步骤1:加载和预处理数据

数据格式和要求

该工作流支持从100%到0金宝app%充电状态(SOC)的脉冲放电序列。

数据需求包括:

  • 由实验脉冲放电的电流和电压组成的时间序列。对于每个实验数据集,温度是恒定的。采样率应至少为1 Hz,理想速率为10 Hz。此表总结了精度要求。

    测量 精确 理想的
    电压 ±5 mV ±1毫伏
    现在的 ±100毫安 ±10毫安
    温度 ±1°C ±1°C

  • 每个脉冲的SOC变化不应大于5%。

  • 在高SOC或低SOC下的数据收集可能需要修改,以确保安全性。

  • 每次脉冲后有足够的放松时间,以确保电池接近稳定电压。

加载和预处理数据

加载电池时间、电压和放电数据。把数据分解成电池。脉冲对象。例如,使用步骤1:加载和预处理数据中的命令放电脉冲估计示例脚本。

脉冲序列

脉冲识别

步骤2:确定RC对的数量

确定在模型中使用多少RC对。您可以通过执行步骤2:确定RC对的数量中的命令放电脉冲估计示例剧本示例脚本使用电池激励3RC_PTB模型。

比较脉冲时间常数

比较每个脉冲的时间常数(TC)。本例比较了三种脉冲。

TC比较,脉冲3/3

步骤3:估计参数

估计的参数。可以通过执行步骤3:估计参数中的命令放电脉冲估计示例脚本。

估计Em和R0

在每个脉冲的开始和结束时,检查电流被施加和移除之前和之后的电压。估计技术使用电压的原始计算来估计开路电压(Em)和串联电阻(R0)。

参数表

估计τ

使用脉冲松弛曲线拟合技术估计每个SOC的RC时间常数(Tau)。

放松τ适合

情节估计

绘制参数和脉冲序列数据并进行仿真比较。

参数表

脉冲序列

识别参数并设置初始值

使用线性系统方法,逐脉冲确定参数并设置初始值。

线性拟合

优化估计

使用优化Em、R0、Rx和Tau估计值金宝appSimulink设计优化

脉冲识别

步骤4:设置等效电路电池组参数

设置等效电路的电池将参数块设置为步骤3中确定的值。要研究设置块参数,请执行步骤4:设置等效电路电池组参数中的命令放电脉冲估计示例脚本。实验在两个恒定温度下进行。有三对rc。的等效电路的电池块参数值汇总于表中:

参数 示例值

系列RC对的数量

3.

开路电压表数据,EM

EmPrime = repmat (Em、2、1)';

串联电阻表数据,R0

R0Prime = repmat (R0、2、1)';

荷电状态断点,SOC_BP

SOC_LUTPrime=SOC_LUT;

温度断点,温度

TempPrime=[303315.15];

电池容量表

CapacityAhPrime=[CapacityAh CapacityAh];

网络电阻表数据,R1

R1Prime=repmat(Rx(1,:),2,1)';

网络电容表数据,C1

C1Prime=repmat(Tx(1,:)/Rx(1,:),2,1)';

网络电阻表数据,R2

R2Prime=repmat(Rx(2,:),2,1)';

网络电容表数据,C2

C2Prime=repmat(Tx(2,:)/Rx(2,:),2,1)';

网络电阻表数据,R3

R3Prime=repmat(Rx(3,:),2,1)';

网络电容表数据,C3

C3Prime=repmat(Tx(3,:)/Rx(3,:),2,1)';

工具书类

[1] Ahmed,R.,J.Gazzarri,R.Jackey,S.Onori,S.Habibi等,“电动汽车应用中健康和老化锂离子电池的基于模型的参数识别。”SAE国际替代动力系统杂志.doi: 10.4271 / 2015-01-0252, 4(2): 2015。

[2] Gazzarri,J.,N.Shrivastava,R.Jackey和C.Borghesani。多核实时目标上的电池组建模、仿真和部署国际航空航天杂志. 内政部:10.4271/2014-01-2217,7(2):2014。

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Huria, T., M. Ceraolo, J. Gazzarri和R. Jackey。“面向商用功率的LFP锂电池电池SOC估计的简化扩展卡尔曼滤波观测器”。SAE技术论文2013-01-1544.doi: 10.4271 / 2013-01-1544, 2013。

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jkey, R., G. Plett和M. Klein。“用数值优化方法对电池仿真模型进行参数化”。SAE技术文件2009-01-1381. 内政部:10.4271/2009-01-13812009。

jkey, R., M. Saginaw, T. Huria, M. Ceraolo, P. Sanghvi和J. Gazzarri。“使用分层技术的电池模型参数估计:以磷酸铁锂电池为例”。SAE技术论文2013-01-1547. 宾夕法尼亚州沃伦代尔:SAE国际,2013年。

另请参阅

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