车用动力捚离子电池体系是电动汽车上最常睹的储能装配｡切实的电池模子对待普及电池的能量操纵率､耽误电池体系操纵寿命极为紧急｡目前,电池模子蕴涵:电化学模子､体会公式模子以及等效电道模子等｡

电化学模子是由一组描绘电池内部电化学反响机理的偏微分方程组成｡从表面是上讲,电化学模子能够切实地表征电池外性格以及电池内部电化学反响进程,不过因为偏微分方程求解进程纷乱､估计量大,正在嵌入式体系中推行操纵有肯定的难度｡为了低落估计量,许众学者提出了众种简化偏微分方程组的办法,此中蕴涵:Pade近似法､扔物线近似法等｡

体会公式模子与等效电道模子似乎,不须要深切懂得电池内部化学反响机理｡它通过肯定的数学干系式来拟合电池外性格转移｡体会公式模子蕴涵:Peuk方程､Shepherd模子､Unnewehr模子､Nemst模子等｡等效电道模子是通过电阻､电容､电压源等电子元器件来描绘电池的非线性性格,蕴涵:RC回道模子､四阶动态模子､PNGV模子等｡这两种模子布局大略,须要标定的参数少且容易推广,于是,正在电池解决体系开辟进程中取得了广大使用｡

不管采用哪一种电池模子,其待定参数均与温度亲昵合系｡因为电动汽车的运转温度区间较大,为了让电池模子准确地模仿电动汽车操纵进程中的电池外性格,正在实践操纵进程中电池模子参数平凡通过查参数与SOC和温度对应干系的二维表取得｡

本文通过琢磨一阶RC等效电道模子中参数与温度的依存干系,设备电池模子中参数的温度因子模子,提出了一种带温度因子的电池等效电道模子,并对带温度因子的电池等效电道模子精度做了验证分解｡

电池RC等效电道模子能够通过增进电道中RC汇集(电阻与电容所并联构成的回道)的数目来增进模子精度,然而,过众的RC汇集会使估计量增进｡图1为一阶RC电池等效电道模子道理图,电压源描绘电池的稳态开道电压,电道的其他个人描绘电池的欧姆内阻性格和弛豫效应｡U,,为电池开道电压,U展现电池任务进程中的输出电压,R,为电池内部欧姆内阻,Ri为电池极化内阻,T为电池极化韶华常数｡

本文以镍钴锰酸锂(NCM)电池为琢磨对象,正在差别温度下,采用NEWARE电池单体充放电修立和恒温箱展开实行｡依据文献中提到的电压脉冲相应考验(VoltagePulseR吓ponseTest,VPRT)安排试验计划｡研究到正在纯电动汽车(ElectricalVehicle,EV)上电池体系平凡采用几个单体电池并联的式样,正在操纵进程中单体电池的充放电电流小于lC｡为了让电池模子更切实地模仿纯电动汽车行驶进程中电池的外性格,本文对原有的VPRT试验计划举行了改正,改正后的计划如下:开始以lC倍率放电10s,接着静置40s,然后以lC充电10s,末了静置40s｡

实行次序:工正在25°C下将电池安排至满电状况;心正在25°C下,采用l/3C放出5%的电池容量;正在测试温度下填塞静置以均衡电池内部与外部的温差;j举行一次VPRT轮回,纪录电池的电压､电流以及容最转移值;反复第2到第@步,以此类推,可分手获取SOC为95%､90%､85%､80%､75%继续到5%时的VPRT测试数据｡

依据VPRT实行数据离线辨识电池模子参数的流程次序如下:(1)确定电池的开道电压U｡将统一VPRT轮回进程中的静置进程端电压均值行为该SOC点对应的开道电压｡(2)依据由放电至静置和由充电至静置这两段电压跳变估计出放电和充电欧姆内阻,然后将二者均匀确定电池的欧姆内阻Rohrn(3)依据uoc､R0hrn以及U1能够取得电池的极化电压,然后通过离线优化得出极化内阻Ri和极化韶华常数T｡

通过上述办法优化取得差别温度下电池模子的参数,如图2所示,此中图2a为ocv弧线随温度转移对照图｡从图中能够看出,正在SOC大于30%的区间内,温度对OCV的影响很小,正在0~30%SOC区间内,温度越高,OCV值也相应越高,不过正在统一SOC点,OCV值受温度影响较小｡图2h､(､d分手为差别温度下放电时的欧姆内阻､极化内阻以及极化韶华常数随SOC转移的弧线图｡从图中能够看出,跟着温度升高,欧姆内阻值和极化内阻值会相应地减小,而极化韶华常数值与温度崎岖联系性不大,大个人情景均正在20~30s间震撼｡

为了正在电池解决体系管制算法开辟进程中尽或者简沽地操纵电池模子参数,本文将差别温度下的极化韶华常数设为定值23s(全体极化韶华常数的均值),再采用上述办法,

从新离线辨识RP,取得差别温度下的Rp值｡这种做法对电池模子精度的影响将会正在著作后续章节分解｡

为了琢磨欧姆内阻和极化内阻随温度的转移干系,本文采用式(3.1)估计恣意温度下的欧姆内阻与25°C下的欧姆内阻的比值,采用式(3.2)估计恣意温度下的极化内阻与25°C下的极化内阻的比值｡

式中,T11为欧姆内阻的温度因子;兀为极化内阻的温度因子;rT为xC对应的开氏温度值,单元为K;R,,w,(T,,SOC)展现由温度和SOC对应的欧姆内阻值｡式中似乎的表达式也是好像的寓意｡人们广泛以为,温度对化学反响速度的影响依照An如-niu寸定律[10]｡因为电池模子参数中的欧姆内阻和极化内阻从性质上讲也受到电池内部化学反响速度的影响,于是,本文假设T11和T,2的取值与温度的干系吻合式(3.3)｡

图3为恣意温度下的欧姆内阻与25°C下欧姆内阻的比值以及其拟合弧线为恣意温度下的极化内阻与25°C下极化内阻的比值以及其拟合仙线｡

为了确定对恣意温度都合用的R,h,,和Rl的温度因子函数,本文采用式(4.3)拟合依据实行以及数据处置取得的T11和T,2离散点,分手取得了确定温度因子函数须要的A､B､C的取值限度,睹表l

从图2能够看出,电池内部温度越是偏离25°C,其电池模子的参数差别也越大,于是本文采取0°C､25°C和40°C,分两步验证所提出的电池修模办法的精度｡电池模子验证分解分为两步:一是正在0°C､25°C和40°C时,仿真分解将极化韶华常数定为23s对电池模子精度的影响;二是正在40°C和0°C时,对照分解带温度因子的电池模子与守旧电池模子的精度｡为了评议差别电池模子的精度,正在电池模子仿真的每个时间均求一次仿真偏差的均方根,称为动态均方根偏差(DynamicRootMeanSquareEn､or,DRMSE),并将NEDC工况对应的电池输出功率谱导入充放电修立展开单体电池工况测尝尝验｡试验进程:将单体电池恒流恒压充满,然后安排至90%soc点,依照NEDC工况的电流谱轮回放电20次终止试验｡

图5~图7分手为0°C､25°C以及40°C时,韶华常数简化前后模子参数的DRMSE弧线｡从图中能够看出,DRMSE弧线前半段与后半段比拟,震撼更强烈,这是因为前期获取到的偏差点个数少,DRMSE值更容易受某一点的偏差影响;正在DRMSE弧线的后半段有低落的趋向,这诠释后半段与中心段比拟,电池模子的精度更高｡表2为差别温度下,韶华常数简化前后电池模子的偏差均方根值｡从表中能够看出,正在差别温度下简化前后电池模子精度转移不大,DRMSE值简化前后最大的转移量小于lmV｡

本文将采用温度因子估计取得电池模子参数的办法称为带温度因子的电池模子,将采用辨识取得的电池模子参数的办法称为守旧模子｡图8和图9所示分手为0°C和40°C时,采用温度因子简化前后,电池模子正在NEDC工况下的仿真DRMS转移弧线°C时,简化后电池模子的精度与简化前比拟有所普及,这从侧面表明了采用温度因子简化电池模子参数的合理性｡从图9能够看出,40°C时,简化后电池模子精度有所低落,DRMSE值最大不高出3mV,因为40°C时简化前电池模子的精度很高(DRMSE值最大约为8111V),简化后电池模子的DRMSE值最大约为12mV｡

表3为悉数仿真进程中守旧模子与带温度因子的电池模子的仿真偏差的均方根值｡从表中能够看出,0°C时,带温度因子的模子比守旧模子的RMSE值要小,而正在40°C时,带温度因子的模子比守旧模子的RMSE值要大,不过总的来说,带温度的电池模子的偏差也不是太大｡

综上所述,带温度因子的等效电道模子对NEDC工况的仿线mV｡对待三元电池来说,SOC每转移5%,电池的开道电压就会转移约50mV,也即是说,由于带温度因子的电池模子导致的SOC估算偏差小于5%,于是,带温度因子的电池模子精度可以满意工程实行对电池模子的需求｡

5结论本章开始通过差别温度点VPRT实行测试数据辨识出了差别温度下的电池模子参数,然后再将差别温度､差别SOC点下的极化韶华常数设为定值再从新辨识差别温度点下的极化内阻,末了采用温度因子对差别温度点的电池模子参数做了简化｡正在MATLAB/Simulink中设备电池模子,依据差别温度下的NEDC工况测试数据,对带温度因子的电池模子伸开仿真分解,得出结论如下:

(2)正在差别温度､差别SOC点下,电池模子的极化韶华常数可设为定值｡极化韶华常数简化前后,电池模子的均方根偏差值增进量小于lmV｡

(3)带温度因子的电池模子精度较高,对SOC估算形成的偏差较小｡正在0°C时,带温度因子的电池模子的精度与守旧模子的仿线mV,带温度因子电池模子的精度更高;正在40°C时,带温度因子电池模子的精度与守旧模子的仿线mV,固然带温度因子电池模子的精度稍差,不过其精度如故较高(仅为10.6111V),对SOC估算形成的偏差较小,能够满意工程实行对电池模子精度的央浼｡

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