电源技术网|技术阅读
登录|注册

您现在的位置是:电源技术网 > 技术阅读 > 锂离子电池状态评估模型

锂离子电池状态评估模型

在实际使用过程中,跟踪电池的荷电状态和健康状态,对电池的安全具有重要的意义,我们选择一篇论文,来叙述在MATLAB中如何实现等效电路模型,热模型和寿命模型的耦合连用。论文是'States Estimation of Li-ion Battery'

1 等效电路模型

该模型选择1个开路电压(OCV-SOC)和两对RC(R1,C1,R2,C2),再加一个欧姆电阻R0,电池的端电压就等于四部分电压之和,模型示意图如下

空间状态方程如下

通过之前的文章,可以在Simulink中完成这部分的建模过程。

对于常见的RC参数来说,通常有两种辨识方法,在线辨识和离线辨识,
完成参数辨识之后,我们就可以将RC与SOC,T之间的关系带入到模型中,可采用lookuptable 和函数拟合的形成,在这篇论文中,作者主要采用函数拟合的方式。
2 热模型电池的热模型可以参考这篇文章
热模型的原理是借用电路的方式,赋予和电子器件不同的含义使用的,在这里作者采用了两个状态温度,电池内部中心温度Tc和外边温度Ts,示意图如下,

状态方程组如下,其中Rc、Ru、Cc和Cs代表导热电阻、对流电阻、内部热容和表面热容。

同样,根据偏微分方程的特点可以在Simulink中完成热模型的建模过程。

3 寿命模型

老化模型基于相应电芯的循环测试矩阵。实验结果表明容量衰减在很大程度上取决于倍率和电池温度,暂时忽略对放电深度的敏感性,半经验寿命模型采用以下等式来描述电池的容量损失量百分比

A表示放电量,反过来,当容量损失20%时候,可得到整个状态放电量和循环次数之间的关系,

根据上述公式,同样可以建立相应的寿命老化模型。

4.电热寿命模型的耦合
在电模型中,输入电流和实时电池容量和温度,用于计算当前的SOC,然后通过函数关系,得到RC端的极化电压,输出电池的端电压
在热模型中,输入电流和极化电压,输出电池内部和表面温度
在寿命模型中,输入电流和温度,输出健康态

最后通过运行模型,能够实时显示各个模型的输出值。以电压和健康态为例。