Используя инструменты MathWorks®, методы оценки и измеренные литий-ионные или ведущие кислотные данные о батарее, можно сгенерировать параметры для блока Equivalent Circuit Battery. Блок Equivalent Circuit Battery реализует батарею схемы конденсатора резистора (RC) с напряжением разомкнутой цепи, серийным сопротивлением, и 1 через пары RC N. Количество пар RC отражает количество временных констант, которые характеризуют переходные процессы батареи. Как правило, количество пар RC колеблется от 1 до 5.
Чтобы создать данные о параметре для блока Equivalent Circuit Battery, выполните эти шаги рабочего процесса. Шаги используют числовые методы оптимизации, чтобы определить количество рекомендуемых пар RC, обеспечить первоначальные оценки для параметров схемы модели батареи и оценить, что параметры подбирают модель к экспериментальным импульсным данным о выбросе. Результаты обеспечивают напряжение разомкнутой цепи, серийное сопротивление и данные о параметре пары RC для блока Equivalent Circuit Battery.
Шаги рабочего процесса используют этот скрипт в качестве примера и модели для литий-ионного полимера (LiPo) батарея:
Оцените скрипт выброса батареи Example_DischargePulseEstimation.
Образцовый BatteryEstim3RC_PTBS.
Образцовый BatteryEstim3RC_PTBS_EQ.
Скрипт выброса батареи в качестве примера использует класс батареи, чтобы управлять рабочим процессом оценки параметра.
| Рабочий процесс | Описание | Дополнительный MathWorks Tooling |
|---|---|---|
| Шаг 1: загрузите и предварительно обработайте данные | Загрузите и предварительно обработайте напряжение выброса батареи временных рядов и текущие данные. | 'none' |
| Шаг 2: определите количество пар RC | Определите количество необходимых временных констант (TC) для оценки. | Curve Fitting Toolbox™ |
| Шаг 3: оцените параметры | Для данных о выбросе батареи оцените и оптимизируйте:
Используйте модель, которая осуществляет блок Estimation Equivalent Circuit Battery. | Curve Fitting Toolbox, Parallel Computing Toolbox™, Optimization Toolbox™ и Simulink® Design Optimization™ |
| Шаг 4: установите параметры блоков батареи эквивалентной схемы | Установите эти параметры блоков:
| 'none' |
Рабочий процесс поддерживает импульсные последовательности выброса от 100% до 0%-го состояния заряда (SOC).
Требования к данным включают:
Временные ряды, состоящие из текущих и напряжения от экспериментального импульсного выброса. Для каждого набора экспериментальных данных температура является постоянной. Частота дискретизации должна быть минимумом 1 Гц с идеальным уровнем на уровне 10 Гц. Эта таблица суммирует требования точности.
| Измерение | Точность | Идеал |
|---|---|---|
| Напряжение | ±5 мВ | ±1 мВ |
| Текущий | ±100 мА | ±10 мА |
| Температура | ±1 °C | ±1 °C |
Изменение в SOC для каждого импульса не должно быть больше, чем 5%.
Для сбора данных в высокой или низкой силе SOC нужна модификация, чтобы обеспечить безопасность.
Достаточное релаксационное время после каждого импульса, чтобы гарантировать батарею приближается к установившемуся напряжению.
Загрузите время работы от аккумулятора, напряжение и данные о выбросе. Разбейте данные в объекты Battery.Pulse. Например, загрузите и предварительно обработайте данные о выбросе для литий-ионного полимера (LiPo) батарея с помощью команд Step1: Load and Preprocess Data в скрипте Example_DischargePulseEstimation.
Импульсная последовательность
Импульсная идентификация
Определите сколько пар RC, чтобы использовать в модели. Можно заняться расследованиями сколько пар RC, чтобы использовать путем выполнения команд Step 2: Determine the Number of RC Pairs в скрипте Example_DischargePulseEstimation. Скрипт в качестве примера использует модель BatteryEstim3RC_PTBS.
Сравните временные константы (TC) для каждого импульса. Этот пример сравнивает три импульса.
Сравнение TC, импульс 3 из 3
Оцените параметры. Можно исследовать оценку параметра путем выполнения команд Step 3: Estimate Parameters в скрипте Example_DischargePulseEstimation.
Осмотрите напряжение сразу до и после тока, применен и удален в запуске и конце каждого импульса. Метод оценки использует напряжение для необработанного вычисления, чтобы оценить напряжение разомкнутой цепи (Их) и серийное сопротивление (R0).
Таблицы параметров
Используйте метод подбора кривых на импульсной релаксации, чтобы оценить временную константу RC (Tau) в каждом SOC.
Релаксационная подгонка Tau
Постройте параметр и импульсные данные о последовательности и сравнение симуляции.
Таблицы параметров
Импульсная последовательность
Идентифицируйте параметры и установите начальные значения с помощью подхода линейной системы, импульса импульсом.
Линейная подгонка
Оптимизируйте Их, R0, Rx и оценки Tau с помощью Simulink Design Optimization.
Импульсная идентификация
Установите параметры блоков Батареи Эквивалентной схемы на значения, определенные на шаге 3. Чтобы исследовать установку параметров блоков, выполните команды Step 4: Set Equivalent Circuit Battery Block Parameters в скрипте Example_DischargePulseEstimation. Эксперимент достиг при двух постоянных температурах. Существует три пары RC. Значения параметров блоков Батареи Эквивалентной схемы получены в итоге в этой таблице:
| Параметр | Значение в качестве примера |
|---|---|
Number of series RC pairs | 3 |
Open circuit voltage table data, EM | EmPrime = repmat(Em,2,1)'; |
Series resistance table data, R0 | R0Prime = repmat(R0,2,1)'; |
State of charge breakpoints, SOC_BP | SOC_LUTPrime = SOC_LUT; |
Temperature breakpoints, Temperature_BP | TempPrime = [303 315.15]; |
Battery capacity table | CapacityAhPrime = [CapacityAh CapacityAh]; |
Network resistance table data, R1 | R1Prime = repmat(Rx(1,:),2,1)'; |
Network capacitance table data, C1 | C1Prime = repmat(Tx(1,:)./Rx(1,:),2,1)'; |
Network resistance table data, R2 | R2Prime = repmat(Rx(2,:),2,1)'; |
Network capacitance table data, C2 | C2Prime = repmat(Tx(2,:)./Rx(2,:),2,1)'; |
Network resistance table data, R3 | R3Prime = repmat(Rx(3,:),2,1)'; |
Network capacitance table data, C3 | C3Prime = repmat(Tx(3,:)./Rx(3,:),2,1)'; |
[1] Ахмед, R., Й. Гаццарри, Р. Джеки, С. Онори, С. Хэбиби, и др. "Основанная на модели Идентификация Параметра Здоровых и В возрасте литий-ионных аккумуляторов для Приложений Электромобиля". Международный журнал SAE Альтернативных Трансмиссий. doi:10.4271/2015-01-0252, 4 (2):2015.
[2] Gazzarri, J., Н. Шривэстэва, Р. Джеки и К. Боргезэни. "Моделирование Блока батарей, Симуляция и Развертывание на Многоядерной системе реального времени". Международный журнал SAE Космоса. doi:10.4271/2014-01-2217, 7 (2):2014.
[3] Huria, T., М. Серэоло, Й. Гаццарри и Р. Джеки. "Высокое качество электрическая модель с тепловой зависимостью для характеристики и симуляции мощных литиевых элементов батареи". Конференция IEEE® International Electric Vehicle. Март 2012, стр 1–8.
[4] Huria, T., М. Серэоло, Й. Гаццарри и Р. Джеки. "Упрощенный Расширенный Наблюдатель Фильтра Калмана для Оценки SOC Коммерческих Ориентированных на степень Элементов батареи Lithium LFP". Технический документ 2013-01-1544 SAE. doi:10.4271/2013-01-1544, 2013.
[5] Джеки, R. "Простой, Эффективный Свинцово-кислотный Процесс Моделирования Батареи для Выбора Компонента Электрической системы". Технический документ 2007-01-0778 SAE. doi:10.4271/2007-01-0778, 2007.
[6] Джеки, R., Г. Плетт и М. Клейн. "Параметризация Имитационной модели Батареи Используя Числовые Методы Оптимизации". Технический документ 2009-01-1381 SAE. doi:10.4271/2009-01-1381, 2009.
[7] Джеки, R. M. Сагино, Т. Хурия, М. Серэоло, П. Сэнгви и Й. Гаццарри. "Оценка Параметра модели батареи Используя Многоуровневый Метод: Пример Используя Ячейку Фосфата Железа Lithium". Технический документ 2013-01-1547 SAE. Варрендэйл, PA: SAE International, 2013.
Батарея эквивалентной схемы | Батарея эквивалентной схемы оценки
