Сгенерируйте данные о параметре для блока батареи эквивалентной схемы

Этот пример использует:

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:

Оцените скрипт выброса батареи Example_DischargePulseEstimation.
BatteryEstim3RC_PTBS модели.
BatteryEstim3RC_PTBS_EQ модели.

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 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.

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 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.

Измерение	Точность	Идеал
Напряжение	±5 мВ	±1 мВ
Текущий	±100 мА	±10 мА
Температура	±1 °C	±1 °C

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 для необработанного вычисления, 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:

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)';

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.

Документация