Использование MathWorks® инструменты, методы оценки и измеренные данные о литий-ионной или свинцовой кислотной батарее, можно сгенерировать параметры для блока Equivalent Circuit Battery. Блок Equivalent Circuit Battery реализует блок резистора-конденсатора (RC) с напряжением разомкнутой цепи, последовательным сопротивлением и парами RC с 1 по N. Количество пар RC отражает количество временных констант, которые характеризуют переходные процессы батареи. Как правило, количество пар RC варьируется от 1 до 5.
Чтобы создать данные параметра для блока Equivalent Circuit Battery, следуйте этим шагам рабочего процесса. Шаги используют численные методы оптимизации, чтобы определить количество рекомендуемых пар, предоставить начальные оценки для параметров схемы модели батареи и оценить параметры, чтобы соответствовать модели экспериментальным данным импульсного разряда. Результаты обеспечивают напряжение разомкнутой цепи, последовательное сопротивление и данные о параметре пары для блока Equivalent Circuit Battery.
Шаги рабочего процесса используют этот пример скрипта и моделей для литий-ионного полимерного (LiPo) аккумулятора:
Оцените скрипт разряда батареи Example_DischargePulseEstimation.
Модель BatteryEstim3RC_PTBS.
Модель BatteryEstim3RC_PTBS_EQ.
Пример скрипта разряда батареи использует класс батареи, чтобы управлять рабочим процессом оценки параметра.
| Рабочий процесс | Описание | Дополнительные инструменты MathWorks |
|---|---|---|
| Шаг 1: Загрузка и предварительная обработка данных | Загрузка и предварительная обработка временных рядов напряжений разряда батареи и данных о токе. | Ничего |
| Шаг 2: Определите количество пар RC | Определите количество необходимых временных констант (TC) для оценки. | Curve Fitting Toolbox™ |
| Шаг 3: Оценка параметров | Для данных разряда батареи оцените и оптимизируйте:
Используйте модель, которая упражняет Estimation Equivalent Circuit Battery блок. | Curve Fitting Toolbox, Parallel Computing Toolbox™, Optimization Toolbox™ и Simulink® Design Optimization™ |
| Шаг 4: Установите эквивалентные параметры блоков батареи | Установите эти параметры блоков:
| Ничего |
Рабочий процесс поддерживает импульсные последовательности разряда от 100% до 0% состояния заряда (SOC).
Требования к данным включают:
Временные ряды, состоящие из тока и напряжения от экспериментального импульсного разряда. Для каждого набора экспериментальных данных температура постоянна. Частота дискретизации должна быть минимум 1 Гц с идеальной частотой дискретизации 10 Гц. В этой таблице обобщены требования к точности.
| Измерение | Точность | Идеал |
|---|---|---|
| Напряжение | ± 5 мВ | ± 1 мВ |
| Ток | ± 100 мА | ± 10 мА |
| Температура | ± 1 ° C | ± 1 ° C |
Изменение SOC для каждого импульса не должно быть больше 5%.
Набор данных при высоком или низком SOC может потребовать модификации для обеспечения безопасности.
Достаточное время релаксации после каждого импульса, чтобы убедиться, что батарея приближается к установившемуся напряжению.
Загрузите данные о времени, напряжении и разрядке батареи. Разделите данные на Battery.Pulse объекты. Например, загрузите и предварительно обработайте данные о разряде для литий-ионного полимерного (LiPo) аккумулятора, используя Step1: Load and Preprocess Data команды в Example_DischargePulseEstimation скрипт.
Импульсная последовательность
Идентификация импульса
Определите, сколько пар RC использовать в модели. Можно выяснить, сколько пар RC использовать, выполнив Step 2: Determine the Number of RC Pairs команды в Example_DischargePulseEstimation скрипт. В качестве примера скрипта используется BatteryEstim3RC_PTBS модель.
Сравните временные константы (TC) для каждого импульса. Этот пример сравнивает три импульса.
Сравнение ТК, импульс 3 из 3
Оцените параметры. Можно исследовать оценку параметра, выполнив Step 3: Estimate Parameters команды в Example_DischargePulseEstimation скрипт.
Осмотрите напряжение непосредственно перед и после подачи и удаления тока в начале и конце каждого импульса. Метод оценки использует напряжение для необработанного вычисления, чтобы оценить напряжение разомкнутой цепи (Em) и последовательное сопротивление (R0).
Таблицы параметров
Используйте метод аппроксимирования кривыми на импульсной релаксации, чтобы оценить постоянную времени RC (Tau) в каждом SOC.
Релаксация Tau Fit
Постройте график данных о параметре и импульсной последовательности и сравнении симуляции.
Таблицы параметров
Импульсная последовательность
Идентифицируйте параметры и установите начальные значения с помощью линейного системного подхода, импульса за импульсом.
Линейная подгонка
Оптимизируйте оценки Em, R0, Rx и Tau с помощью Simulink Design Optimization.
Идентификация импульса
Установите параметры блоков Equivalent Circuit Battery на значения, определенные на шаге 3. Чтобы исследовать настройку параметров блоков, выполните Step 4: Set Equivalent Circuit Battery Block Parameters команды в Example_DischargePulseEstimation скрипт. Эксперимент проходил при двух постоянных температурах. Существует три RC-пары. В этой таблице представлены Equivalent Circuit Battery значения параметров блоков:
| Параметр | Пример значения |
|---|---|
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] Ahmed, R., J. Gazzarri, R. Jackey, S. Onori, S. Habibi, et al. «Основанная на модели идентификация параметров здоровых и выдержанных литий-ионных батарей для электрических Транспортных средств применений». SAE International Journal of Alternative Powertrains. doi: 10,4271/2015-01-0252, 4 (2): 2015.
[2] Gazzarri, J., N. Shrivastava, R. Jackey, and C. Borghesani. «Моделирование, моделирование и развертывание пакетов батарей на многоядерном объекте реального времени». SAE International Journal of Aerospace. doi: 10,4271/2014-01-2217, 7 (2): 2014.
[3] Huria, T., M. Ceraolo, J. Gazzarri, and R. Jackey. «Высокоточная электрическая модель с тепловой зависимостью для характеристики и симуляции литиевых элементов батареи высокой степени». IEEE® Международная конференция по электрическому Транспортному средству. Март 2012, стр. 1-8.
[4] Huria, T., M. Ceraolo, J. Gazzarri, and R. Jackey. «Упрощенный расширенный фильтр Калмана наблюдатель для SOC оценки коммерческих энергетически ориентированных литиевых элементов батареи LFP». Технический документ SAE 2013-01-1544. doi: 10.4271/2013-01-1544, 2013.
[5] Джеки, Р. «Простой, эффективный процесс моделирования свинцово-кислотной батареи для выбора компонентов электрических систем». Технический документ SAE 2007-01-0778. doi: 10.4271/2007-01-0778, 2007.
[6] Джеки, Р., Г. Плетт и М. Клейн. Параметризация модели симуляции батареи с использованием численных методов оптимизации. Технический документ SAE 2009-01-1381. doi: 10.4271/2009-01-1381, 2009.
[7] Jackey, R., M. Saginaw, T. Huria, M. Ceraolo, P. Sanghvi, and J. Gazzarri. Оценка параметра модели батареи с использованием многослойного метода: Пример с использованием литиевой железофосфатной камеры. Технический документ SAE 2013-01-1547. Warrendale, PA: SAE International, 2013.
Equivalent Circuit Battery | Estimation Equivalent Circuit Battery
