Сгенерируйте данные о параметре для блока батареи эквивалентной схемы

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 постоянных времени, которые характеризуют переходные процессы батареи. Как правило, количество пар RC лежит в диапазоне 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:

Скрипт выброса батареи в качестве примера использует класс батареи, чтобы управлять рабочим процессом оценки параметра.

Рабочий процессОписаниеДополнительный 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 постоянных времени (TC) для оценки.

Curve Fitting Toolbox™
Шаг 3: оцените параметры

Для данных о выбросе батареи оцените и оптимизируйте:

  • Напряжение разомкнутой цепи, Эм

  • Серийное сопротивление, R0

  • Постоянная (постоянные) времени пары (пар) RC, Tau

  • Сопротивление (сопротивления) пары (пар) RC, Rx

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:

  • Open circuit voltage table data

  • Series resistance table data

  • State of charge breakpoints

  • Temperature breakpoints

  • Battery capacity table

  • Network resistance table data

  • Network capacitance table data

'none'

Шаг 1: загрузите и предварительно обработайте данные

Формат данных и требования

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.

    ИзмерениеТочностьИдеал
    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 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 и предварительно обработайте данные

Загрузите время работы от аккумулятора, напряжение и данные о выбросе. Разбейте данные в Battery.Pulse объекты. Например, загрузите и предварительно обработайте данные о выбросе для литий-ионного полимера (LiPo) батарея с помощью Step1: Load and Preprocess Data команды в Example_DischargePulseEstimation скрипт.

Импульсная последовательность

Импульсная идентификация

Шаг 2: определите количество пар RC

Определите сколько пар RC, чтобы использовать в модели. Можно заняться расследованиями сколько пар RC, чтобы использовать путем выполнения Step 2: Determine the Number of RC Pairs команды в Example_DischargePulseEstimation скрипт. Скрипт в качестве примера использует BatteryEstim3RC_PTBS модель.

Сравните импульсные постоянные времени

Сравните постоянные времени (TC) для каждого импульса. Этот пример сравнивает три импульса.

Сравнение TC, импульс 3 из 3

Шаг 3: оцените параметры

Оцените параметры. Можно исследовать оценку параметра путем выполнения Step 3: Estimate Parameters команды в Example_DischargePulseEstimation скрипт.

Оцените их и R0

Смотрите напряжение сразу до и после тока, применен и удален в начале и конце каждого импульса. Метод оценки использует напряжение в необработанном вычислении, чтобы оценить напряжение разомкнутой цепи (Их) и серийное сопротивление (R0).

Таблицы параметров

Оцените Tau

Используйте метод подбора кривых на импульсной релаксации, чтобы оценить постоянную времени RC (Tau) в каждом SOC.

Релаксационная подгонка Tau

Постройте оценки

Постройте параметр и импульсные данные о последовательности и сравнение симуляции.

Таблицы параметров

Импульсная последовательность

Идентифицируйте параметры и установленные начальные значения

Идентифицируйте параметры и установите начальные значения с помощью подхода линейной системы, импульса импульсом.

Линейная подгонка

Оптимизируйте оценки

Оптимизируйте Их, R0, Rx и оценки Tau с помощью Simulink Design Optimization.

Импульсная идентификация

Шаг 4: установите параметры блоков батареи эквивалентной схемы

Установите параметры блоков Equivalent Circuit Battery на значения, определенные на шаге 3. Чтобы исследовать установку параметров блоков, выполните Step 4: Set Equivalent Circuit Battery Block Parameters команды в Example_DischargePulseEstimation скрипт. Эксперимент достиг при двух постоянных температурах. Существует три пары RC. Значения параметров блоков Equivalent Circuit Battery получены в итоге в этой таблице:

ПараметрЗначение 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)';

Ссылки

[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.

Смотрите также

|

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте