电池建模

设计电池供电系统时对电池进行建模

电池模型已经成为设计电池供电系统不可或缺的工具。它们的用途包括电池特性描述、充电状态(SOC)和健康状态(SOH)估计、算法开发、系统级优化和电池管理系统设计的实时仿真。

基于等效电路的电池模型因其相对简单而优先用于系统级开发和控制应用。工程师使用等效电路对电池的热电行为进行建模,并使用结合模型和实验测量的相关技术对其非线性元件进行参数化s通过优化。

具有三个不同时间常数、内阻和开路电势的电池的等效电路。

电池特性

建立一个精确的电池模型的第一步是建立和参数化等效电路这反映了电池的非线性行为以及对温度、SOC、SOH和电流的依赖性。这些依赖性对于每个电池的化学性质都是独一无二的,需要使用与控制器所设计的电池类型完全相同的电池进行测量来确定。示例电池型号可从下载MATLAB中央

NMC锂离子电池对脉冲电流(中)放电的电压响应(上)和由此产生的SOC(下)。

SOC估计

电池模型的一个常见应用是开发SOC估计算法。开路电压(OCV)测量和电流集成(库仑计数)可以为SOC提供合理的估计。然而,要估计现代电池化学中具有平坦的OCV-SOC放电特征的SOC,需要使用不同的方法,例如卡尔曼滤波

退化

由于电池的日历寿命和充放电周期,电池会随着时间的推移而退化,显示出储备容量的逐渐损失和内阻的增加。电池管理系统(BMS)需要适应这些变化,才能对电池进行有效的控制。电池模型可以帮助您开发一个BMS,解释退化。

反映在内阻(R)增加上的锂离子电池逐渐退化0)和时间常数(τ123.),开路电位变化最小(E).

实时仿真

BMS的硬件在环测试是电池模型的另一个常见应用。为系统级设计而构建的电池模型可用于实时仿真。

有关电池建模的更多信息,请参阅下面的示例、网络研讨会和会议论文MATLAB®万博1manbetx®s manbetx 845产品。

通过浏览交互式示例和教程,从基本任务转到更高级的操作。

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