《基于excel的车用动力电池模型参数辨识研究.》

《《基于excel的车用动力电池模型参数辨识研究.》》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第20卷第4期2010年12月湖南工程学院学报JournalofHunanInstituteofEngineeringV01．20．No．4Dec．2010基于EXCEL的车用动力电池模型参数辨识研究蔡志辉1，刘国繁2，骆晶1(1．湘潭大学信息工程学院．湘潭411105；2．湖南工程学院电气信息学院，湘潭411104)摘要：高效的车用动力电池作为汽车的新型能源而言十分重要．建立合理的电池模型对于研究车用动力电池性能而言非常有意义．选取PNGV电池模型运用等效电路的思想来模拟电池的动态特性，并对电池

2、模型参数的获取，介绍了Excel线性回归分析原理，在此基础上提出了基于最小二乘法，运用Excel电子表格中的相关统计函数来实现多元线性回归的方法来辨识电池模型参数，并说明了其方法的合理性．关键词：PNGV电池模型；等效电路；统计函数中图分类号：TK--09文献标识码：A文章编号：1671—119X(2010)04一0001--04动力电池被广泛地运用在当今的混和动力汽车、电动汽车以及燃料电池汽车上，提高动力电池模型的精度，对于整车性能的仿真以及能量分配策略的研究具有十分重要的意义．就目前研究成果而言，很难

3、用一个完美的电池模型来表征所有的电池性能．因此，采用各种手段和方法来建立不同类型电池模型来描述电池的各项性能，例如电化学模型、等效电路模型、交流阻抗模型[1]、神经网络模型[2]等．各种类型的电池模型都有它们自身特点，而其中等效电路模型因其可模拟电池外特性以及便于建模等优点已成为广泛运用的一●●种模型．在电池模型结构已确定的情况下，参数辨识是通过采集的数据来确定模型参数的一种数学方法，其方法有很多，主要有最小二乘法、极大似然法、预报误差法等．本文基于最小二乘法的原理，运用一种新的实现方法，即通过Excel

4、中的Linest函数进行线性拟合回归方程的建立计算模型来获取相关电池模型的参数值，最后说明其方法的可行性以及它的合理性．电池电路模型及参数获取研究电池模型的目的在于明确电池外部电气特性和内部状态的定量关系，通过建立数学模型，从而根据电池的电压，电流、温度等外部变量计算出SOC、内阻，电动势等内部状态．这类型的电池模型，应具备以下特点：模型能够仿真出在一定负载情况下，电池组端电压的变化；模型参数应尽最不涉及与电池电化学原理有关的参数；模型结构合理，只能进行有次数限制的数学运算和迭代．本文研究的对象是一种能描

5、述电池动态充放电特性的等效电路模塑一一PNGV电池模型[3]，它是基于电池工作原理，运用电容、电阻等电路元件构成的电路网络来模拟电池的动态特性和描述它的工作特性，并且具备以上特点，适用于多种电池．而且在众多等效电路模型中，PNGV模型的物理意义明确、模型参数辨识试验易执行、其方法系统且模型精度较高，是目前研究中最为常用的一种电池模型．PNGV等效电路模型是通过电池参数的线性化处理来模拟电池的动态特性，其结构如图1所示．图1PNGV等效电路模型其中：U为理想电压源电压，C表示电池开路电压，R，为极化内阻，G

6、为极化电容，J，为极化电收稿日期；2010一D7—11基金项目。湖南省科技计划项目(2009GK3074)作者简介t蔡志辉(1984一)，男，硬士研究生，研究方向t动力电池S0c估算策略．万方数据2湖南工程学院学报2010年阻上电流，【，，为极化电容上电压，c6为储能电容，用来表征因负载电流在时间积分而产生的开路电压的变化，仉为储能电容上电压，Ro为欧姆内阻，Uo为欧姆内阻上电压，Jt为负载电流，【，c为负载电压，r为极化时间常数，其中r=R，C，．基于电路原理，将PNGV等效电路模型中负载电压【，。和电

7、路元件电压之间的关系用数学表达式描述，如式(1)所述，式(2)是式(1)的离散形式，在实际线性统计计算过程中，常采用式(2)的形式，其中At---6一￡¨为离散时间点的采样时间间隔．1r魄一仉一砉[IILdt]一1LR。一J皿p(1)06J——一1U“一巩一砉(∑IL△￡)f—j“Ro—Jp，iRp(2)u6PNGV等效电路模型中的各个参数均不是常数，其中输出包括玑、1／c6、R。、R。这几个参数，是受到电池的工作温度、寿命、SOC等因素的影响，若在模型参数描述中考虑这些因素，则模型表达式将极为复杂，因此

8、必须对模型参数进行一定的简化，由于本文的电池建模工作着重于分析电池在恒温下的外特性，而不对电池的热特性进行研究．因此，选择获取电池在恒温下的模型参数，而且只考虑SOC对模型参数的影响，这样假定在一定的SOC情况下，巩、1／G、R。、忌的值是恒定的或基本上是恒定的，就可以在不同SOC下对电池进行特定的充放电试验，并记录其各种试验数据，然后估算出在不同SOC下的模型参数，通过辨识，最终确定电池模型．2模型参数辨识在离散时间点里，通