锂离子电池模型参数辨识研究.pdf
《锂离子电池模型参数辨识研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《锂离子电池模型参数辨识研究.pdf(11页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Open Journal of Circuits and Systems 电路与系统电路与系统,2023,12(2),9-19 Published Online June 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/ojcs https:/doi.org/10.12677/ojcs.2023.122002 文章引用文章引用:朱启煌,陈伊韵,张爽,舒开鑫,方宇.锂离子电池模型参数辨识研究J.电路与系统,2023,12(2):9-19.DOI:10.12677/ojcs.2023.122002 锂离子电池模型参数辨识研究锂离子电池模型参数辨识研究 朱启煌
2、朱启煌1,陈伊韵陈伊韵2,张张 爽爽2,舒开鑫舒开鑫1,方,方 宇宇1 1扬州大学信息工程学院(人工智能学院),江苏 扬州 2扬州大学电气与能源动力工程学院,江苏 扬州 收稿日期:2023年4月30日;录用日期:2023年5月31日;发布日期:2023年6月8日 摘摘 要要 由于汽车工况的变化,汽车动力电池组的结构系数也相应出现了非线性改变。为对此类非线性电池组件由于汽车工况的变化,汽车动力电池组的结构系数也相应出现了非线性改变。为对此类非线性电池组件实现高效控制,本文选用了二阶实现高效控制,本文选用了二阶RC模型作为电池的等效电路模型,并采用了电池的恒流充放电试验、开模型作为电池的等效电路模
3、型,并采用了电池的恒流充放电试验、开路电压和荷电状态的标定试验来获得电池的相关数据,在路电压和荷电状态的标定试验来获得电池的相关数据,在MATLAB中辨识二阶中辨识二阶RC模型的相关参数。该模模型的相关参数。该模型利用放电电流、开路电压等物理量,辨识出电池的内部结构参数、荷电状态等特性,方便对电池组进型利用放电电流、开路电压等物理量,辨识出电池的内部结构参数、荷电状态等特性,方便对电池组进行管理。通过行管理。通过MATLAB/Simulink软件中搭建模型进行仿真,验证了等效电路模型可以精确模拟实际电软件中搭建模型进行仿真,验证了等效电路模型可以精确模拟实际电池。池。关键词关键词 参数辨识参数
4、辨识,二阶二阶RC模型模型,锂锂电池电池,荷电状态估计荷电状态估计 Research on Model Parameter Identification of Lithium Ion Battery Qihuang Zhu1,Yiyun Chen2,Shuang Zhang2,Kaixin Shu1,Yu Fang1 1College of Information Engineering(College of Artificial Intelligence),Yangzhou University,Yangzhou Jiangsu 2College of Electrical,Energy a
5、nd Power Engineering,Yangzhou University,Yangzhou Jiangsu Received:Apr.30th,2023;accepted:May 31st,2023;published:Jun.8th,2023 Abstract Due to the change in automobile working conditions,the structure coefficient of automobile power battery pack also appears to nonlinear change.In order to realize e
6、fficient control of such nonli-near battery components,this paper chooses the second-order RC model as the equivalent circuit model of the battery,and uses the constant current charge-discharge test of the battery,the calibra-朱启煌 等 DOI:10.12677/ojcs.2023.122002 10 电路与系统 tion test of open circuit vol
7、tage and charge state to obtain the relevant data of the battery,and iden-tifies the relevant parameters of the second-order RC model in MATLAB.The model uses discharge current,open circuit voltage and other physical quantities to identify the internal structural para-meters of the battery,the state
8、 of charge and other characteristics,so as to facilitate the manage-ment of the battery pack.Through the simulation of the model built in MATLAB/Simulink software,it is verified that the equivalent circuit model can accurately simulate the actual battery.Keywords Parameter Identification,Second-Orde
9、r RC Model,Lithium Battery,Estimation of State of Charge Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 锂离子动力电池具有使用寿命长、自放电率低以及能量密度高等优点,目前被广泛应用于新能源电动汽车、光伏
10、储能、铁路基建等领域1,为了合理地利用动力电池,从而最大程度地延长动力电池生命周期,必须随时准确获取动力电池的真实状况,而动力电池的真实状况无法直接测量得到,只能通过动力电池管理系统(Battery Management System,BMS)中的动力电池模型的仿真估算2 3。锂电池的内部反应非常复杂,因此一般利用电压、电流、温度等这些外界特性,来推测电池荷电状况(State of Charge,SOC)、电池健康状态(State of Health,SOH)等。常用的电池模型,按照不同的形成机制包括电化学模型、等效电路模型以及神经网络模型。电化学模型着重分析电池在使用过程中的化学反应,模型复
11、杂但准确度高4;等效电路模型通过电阻电容等常用元件经过串联和并联方式组成电路5;神经网络模型通过神经网络训练数量可观的实验样本,建立多个电池内外特性关系,模型精确但所需数据庞大且建立时间长6。应用于实际中时,一般会使用等效电路模型来辨识电池参数。相比于另外两种电池模型,等效电路模型的模型搭建较简单、参数辨识较容易且便于验证模型精确度。在考虑仿真准确性和识别复杂性后,本文选择拥有两个 RC 回路和一个欧姆内阻的二阶 RC 模型作为电池等效电路模型(如图 1),两个 RC 回路分别代表了电池的电化学极化和浓度差极化,欧姆内阻表示了电池的内阻特性,该模型相较于其他模型具有更高的模拟精度,参数辨识也较
12、其他模型更为方便准确7。Figure 1.Second-order RC model 图图 1.二阶 RC 模型 由基尔霍夫定律可得二阶RC模型的电压和电流的关系式如下,式中U1和U2为两个RC 回路的电压:Open AccessOpen Access朱启煌 等 DOI:10.12677/ojcs.2023.122002 11 电路与系统 oc01211112222ddddUIRUUUUUICRtUUICRt=+=+=+2.锂离子电池特性锂离子电池特性 本文用于试验的电池是由深圳市威可力有限公司的 LFP7570260 锂离子电池,该电池规格参数如表1 所示。Table 1.Specifica
13、tions of battery LFP7570260 表表 1.电池 LFP7570260 的规格参数 项目 规格 标称容量 10 Ah 标称电压 3.6 V 内阻 38 m 重量 350 6 g 最高充电电压 4.2 0.05 V 放电终止电压 2.75 0.05 V 充电电流 10 A 最大放电电流 30 A 工作温度范围 045 OCV-SOC 关系标定实验关系标定实验 锂离子电池特性实验有助于确定电池性能,为锂电池参数辨识模型的建立提供基本的实验数据。电池开路电压(Open Circuit Voltage,OCV)是指电池在不接入回路情况下端电压的稳定值,是判断电池状态的主要依据之一
14、。因为电池的 OCV 值会随着 SOC 的下降而减小,所以可以通过电池的 OCV 值来评价电池状态、标定电池 SOC。电池可以在充放电过程中,通过充分静置的方式避免迟滞效应带来的影响,从而获取较准确的 OCV 值并用于对电池模型的仿真验证8 9 10。具体实验步骤如下11:1)以 0.5 C 电流(即 5 A 电流)恒流充电,当电池端电压为截止电压 4.2 V 时停止充电;2)将电池静置 2 分钟;3)再以 4.2 V 电压对电池恒压充电,当电池充电电流小于 0.02 A 时停止充电;4)将电池静置 4 小时,测量电池的端电压,近似于开路电压;5)以 0.2 C 电流(即 2 A 电流)恒流放
15、电半小时,此时 SOC 值降低 10%;6)将电池静置 4 小时,测量电池的端电压;7)重复步骤 5)6);通过上述实验所得的资料,采用描点做图得到了 OCV-SOC 的拟合曲线,如图 2 所示。朱启煌 等 DOI:10.12677/ojcs.2023.122002 12 电路与系统 Figure 2.OCV-SOC fitting curve 图图 2.OCV-SOC 拟合曲线 3.电池模型参数辨识及验证电池模型参数辨识及验证 3.1.参数辨识模型参数辨识模型 本文搭建的二阶 RC 等效电路模型的待辨识的参数有 Em、R0、R1、C1、R2、C2,该电池模型如图 3所示,将在室温环境下采集的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 锂离子电池 模型 参数 辨识 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。