Li Baihua 1, Guo Canbin 1, 2 horloge ayant une eau revêtue Tao2
(1. Guangdong Collège technique de génie mécanique et électrique, Guangzhou 510515, Chine; 2. École d'aéronautique et d'astronautique, Université des sciences et de la technologie électronique de Chine, Chengdu 611731, Chine)
: Analyse les caractéristiques de la charge de la batterie lithium-ion et le principe de refoulement, décrit un modèle de circuit équivalent batterie au lithium-ion Thevenin (Thevinin), et en utilisant la méthode de l'impulsion et la méthode des moindres carrés récursive pour l'identification des paramètres du modèle équivalent de Thévenin obtenir une identification en ligne en temps réel Thevenin paramètres du modèle de circuit équivalent, fournit un moyen possible pour l'analyse du modèle de circuit équivalent de voiture électrique batterie au lithium.
: Un véhicule électrique; circuit équivalent; méthode d'impulsions; méthode des moindres carrés
: U469.72 + 2 INTRODUCTION: ADOI: 10,19358 / j.issn.1674-7720.2017.01.025
Format de référence : Li Baihua, Guocan Bin, une horloge de l'eau, etc. L'identification des paramètres de la batterie lithium véhicules électriques du modèle de circuit équivalent Thevenin [J] ses applications, 2017,36 (1): 83-85,88.
0 introduction
Avec la demande croissante pour les voitures, la pénurie d'énergie et la pollution de l'environnement se dégrade, avec des véhicules électriques, des sources d'énergie non polluantes et avantages divers, son développement a été largement l'attention. véhicules électriques de batterie au lithium existait des effets dévastateurs de la charge ou décharge excessive produira des conditions de fonctionnement irrécupérables, dans des conditions normales ne conduira pas à la combustion spontanée et d'autres problèmes de sécurité [1]. Il est nécessaire pour l'évaluation efficace de leur modèle théorique en établissant l'état de travail efficaces, les caractéristiques et les performances.
À l'heure actuelle, il existe plusieurs modèles de batterie couramment utilisé, en raison d'un modèle simple Thévenin calcul des paramètres du modèle de circuit équivalent de modérément largement adopté. En analysant le modèle de circuit équivalent de Thévenin d'étudier l'identification des paramètres du modèle de circuit équivalent, le procédé de détermination des paramètres du modèle de circuit équivalent obtenus [2].
Une charge de la batterie au lithium-ion et les principes de décharge
Les piles au lithium-ion utilisent généralement l'oxyde de cobalt de lithium, l'oxyde de manganèse de lithium, le phosphate de fer et de lithium, l'oxyde de nickel de lithium, un composé au lithium-ion, des composés généralement utilisés tels que l'électrode négative de graphite peuvent être des ions de lithium dans [3]. Fer à cathode de phosphate de charge de la batterie au lithium-ion et le changement de décharge comme représenté sur la figure ions lithium transfert avant et en arrière à travers un électrolyte et un séparateur de batterie entre les électrodes positive et négative de la batterie.
2 Thevenin (Thevinin) modèle de circuit équivalent
Batterie source de tension équivalente, la résistance interne, le premier ordre circuit série RC, représenté sur la figure 2, dans lequel R1 est la résistance ohmique de la pile, caractérisé par un premier ordre plaques de cellules RC pendant la charge et décharge de la capacité et de la polarisation résistance [4]. De telles mutations caractéristiques pendant la charge et la décharge de la résistance R1 de la batterie de la tension, caractérisé par les caractéristiques de tension progressifs peuvent être caractérisés par Cp et Rp.
modèle Thevenin, la résistance ohmique R1 de l'électrolyte de la batterie, la feuille d'électrode positive, une électrode négative composée d'une feuille de cuivre, la caractéristique de gradation de premier ordre circuit série RC de la réaction de charge-décharge de la tension de la batterie, un premier circuit RC de commande de la batterie pendant la charge et la décharge de l'électrode positive et générer les effets de polarisation de l'électrode négative.
3 identification de paramètre de modèle de circuit équivalent de Thévenin
3.1 moindres carrés récursifs
Pour l'équation linéaire, dans le cas où le nombre d'équations est inférieur au nombre d'inconnues, pas de solution à l'équation [5], la solution des moindres carrés à l'équation peut être calculée par la méthode des moindres carrés. vecteur de poids d'équations linéaires robinets M du filtre à satisfaire comme le montre l'équation (1).
Aw = b (1)
Où A est une matrice de rang plein colonne A est supérieur au nombre de lignes et nombre de colonnes, à savoir, la formule (1), le nombre d'équations indépendantes est supérieur au nombre d'inconnues, de sorte que l'équation n'a pas de solution. Cependant, le procédé peut calculer une solution approchée des moindres carrés peut être obtenue par la formule (2) en obtenant la valeur minimale et de la dérivée:
LS = (AHA) -1AHb (2)
Solutions moindres carrés de la formule (2) est l'équation. A moindres carrés pour promouvoir les solutions récursives des moindres carrés (RLS) doivent assumer la matrice coefficient A, comme le montre l'équation (3).
Où M est le nombre d'inconnues, ou le nombre de coefficients de filtre de l'équation linéaire, N-M + 1 est le nombre de données observées, ou le nombre d'équations linéaires. Pour tirer parti des données d'observation, la matrice A peut être étendue à des résultats représentés dans la formule (4).
Formule (1) dans la matrice de corrélation que dans la formule (5):
3.2 Analyse domaine fréquence complexe
Lithium Thevenin modèle de circuit équivalent représenté sur la figure 2, le circuit de transformation pour le modèle mathématique de l'équation équation de sortie du circuit à multiplexer dans le domaine des fréquences de la manière suivante:
Dans la formule (9), U (s) des valeurs de domaine de fréquences complexes de tension aux bornes de la batterie, I (s) est la valeur actuelle du domaine de fréquence complexe, R1 représente la résistance interne de la batterie, Rp et Cp est une résistance à la polarisation de la batterie et de la capacité de polarisation. Alors que l'impédance cellulaire obtenue comme indiqué ci-dessous:
Dans la formule (10), E (S) = Uoc (s) -U (s), peuvent être obtenus selon le principe de la transformation bilinéaire:
les paramètres du modèle au lithium Thevenin peuvent être obtenus à la formule z-domaines (11) dans la formule (10) représentée sur l'expression de la manière suivante:
Ainsi, vous obtenez:
E (k) = K1i (k) + K2i (k-1) + K3E (k-1) (14)
3,3 Experimental procédé de décharge d'impulsions et l'identification des moindres carrés récursifs des paramètres du modèle de liaison Thevenin
A partir de (13), avec la période d'échantillonnage et la constante de temps du paramètre k3 est seulement constant correspondant, le temps de décharge d'impulsions peuvent être obtenues expérimentalement, le système de test de décharge d'impulsions représenté sur la Fig.
La figure 4 est une variation de la tension aux bornes de phosphate de fer de lithium à 10 Une courbe de courant de décharge.
La figure 4 pendant le gradient de tension aux bornes de la batterie est polarisée par la résistance de polarisation et de capacité provoquée par la batterie, l'équation d'ajustement de courbe de la relation entre la tension aux bornes de la batterie disponible de tension de gradation et la période de temps par le MATLAB, comme suit:
U = 0,0519exp (-0,0925t) 3,2690 (15)
A partir de (15), la constante de temps de la courbe de gradation de tension suivant la formule:
Dans la formule (19), b (n) = E (n) -0,68776E (n-1), (n) = [I (n) I (n-1)], (n) = [K1K2] T. b (k) la valeur de E (k) la corrélation et E (k) la valeur de la tension batterie ouvert Uoc (k) lié à la tension batterie ouvert Uoc (k) par la capacité restante de la batterie SOC (k) exigences il a, par conséquent, nécessaire pour obtenir cette courbe les valeurs d'ajustement du COS entre la batterie et la tension en circuit ouvert Uoc.
Afin d'obtenir la relation d'ajustement de courbe entre la valeur de la pile au lithium SOC et la tension de circuit ouvert Uoc, peuvent être double test de décharge d'impulsion de la pile au lithium, la valeur de tension de circuit ouvert acquis de la valeur SOC spécifiée, raccord ainsi [6]. Lithium bis courbe de décharge d'impulsions de tension à la borne représentée sur la figure 5, l'expérience, la taille du courant d'impulsion de décharge est de 10 A, la largeur d'impulsion de 40%.
La figure 5, a est le point après la fin de la cellule de décharge d'impulsion, et laissé pendant 30 s de la valeur de la tension aux bornes, au repos, la batterie va réduire progressivement la tension de polarisation, la valeur de tension de la batterie se rapproche progressivement de la tension ouverte de la batterie. b est un point après le chargement de la batterie, la valeur de la tension de borne gauche 30 s, et au repos, la tension de polarisation de charge de la batterie diminue progressivement, la valeur de la tension aux bornes de la batterie se rapproche progressivement de la tension ouverte de la batterie. En raison du temps de la charge de la batterie et l'impulsion de décharge est très courte, par conséquent, SOC de la batterie peut être considérée comme constante, le point A et le point B, respectivement, après un repos pendant un certain temps après la charge et la décharge de la valeur de tension aux bornes de la batterie au repos pendant un certain temps, de sorte que la batterie la valeur de la tension en circuit ouvert entre un certain point et la valeur de tension du point b, peut prendre une, la tension moyenne au point b en tant que valeur de tension de circuit ouvert de la batterie. Nous avons une valeur de tension de circuit ouvert, comme indiqué dans le tableau 1 différentes valeurs de SOC, tel que mesuré par une double impulsion.
Selon une table, il peut être obtenu en ajustant le segment de courbe d'ajustement entre la pile au lithium phosphate de fer SOC et la tension en circuit ouvert comme représenté sur la Fig.
La figure paragraphe 5 fois au moyen d'un raccord ~ b, b ~ c 3 fois en utilisant section montage, c ~ d segments quadratiques en forme, d ~ e 5 en utilisant section montage. L'obtention d'un graphique de la relation entre la valeur SOC de la batterie au lithium-ion et les valeurs de tension en circuit ouvert de la manière de sous-montage, il peut améliorer considérablement la valeur de la tension en circuit ouvert acquis par la précision de la valeur SOC de la batterie.
Le courant I (k) peuvent être mesurées expérimentalement, de sorte que = 1, u (n) = I (n), dans la formule (8), peut être une k1 de calcul itératif, la valeur de k2 et k1, k2 sont substitués dans la formule (17) peut être obtenu par itération R1, Rp est. Par expérience R1, Rp estimations comme indiqué sur la figure.
4 Conclusion
Cet article analyse les caractéristiques du principe de charge de la batterie au lithium-ion et de décharge, décrit une pile au lithium-ion Thevenin modèle de circuit équivalent, et en utilisant la méthode de l'impulsion et la méthode des moindres carrés récursive pour l'identification des paramètres du modèle équivalent de Thévenin. Nous avons eu une valeur de tension de circuit ouvert du phosphate de fer de lithium à différentes valeurs de SOC, tel que mesuré par un procédé à double impulsion et la valeur de la tension en circuit ouvert et SOC de phosphate de fer de lithium était le segment monté. Pulse procédé de décharge et un procédé d'identification moins carrés récursifs de temps réel pour obtenir les paramètres du modèle de circuit équivalent Thévenin. L'analyse du modèle de circuit équivalent qui est une pile au lithium de véhicule électrique fournit un moyen pratique.
références
. [1] Zhang Yu Xuan véhicule électrique identification du modèle de ligne des paramètres de la batterie et l'estimation SOC [D] Changchun: Jilin University, 2014.
[2] Zhou Meilan, Qiang, Zhou Yongqin améliorée PSOBP Neural réseau Estimation batterie au lithium phosphate de fer SOC [J] de Harbin Institute of Technology, 2015, 20 (4): 88-92.
[3] L GREGORY P. LIPB modèles de cellules dynamiques pour l'estimation Kalmanfilter SOC [A] Actes du 19e Symposium international électrique des véhicules [C] Busan: .. EVS, 2002: 1860-1871.
[4]. Trois Royaumes, Ma Yan, Chen Siq, batteries au lithium et autres estimation des paramètres du modèle et de l'état d'estimation de charge [J] Wuhan University of Technology, 2015,37 (2):. 179-182.
[5] Fanxing Ming, qui cherchent Yong, Zhang Xin Estimation et simulation [J] applications électriques batterie de voiture électrique à base SOC est une meilleure méthode d'intégration de la sécurité, 2015 (8): 111-115.
[6] Shang Yunlong, Zhang Chenghui, Cui Naxin, et al. Egaliseur de batterie celltocell avec zerocurrentswitching et zerovoltage écart basé sur le convertisseur quasiresonant LC et convertisseur élévateur [C]. IEEE Transactions sur l'électronique de puissance, 2015, 30 (7): 3731-3747.
