电池离线参数辨识

一、电池模型确定

    综合模型精度与工程应用复杂度分析，采用二阶RC电路模型，能在较小的计算量下得到更好的精度。等效电路如图1所示。

图1、二阶RC等效电路模型

二、HPPC测试

    在上一篇已经详细介绍过电池充放电测试的具体流程，通过HPPC实验获得电池的电压工作曲线如图2所示，电流工作曲线如图3所示。获得的HPPC试验数据用于磷酸铁锂电池二阶Thevenin等效电路模型的参数离线辨识。HPPC试验即在电池不同SOC处进行脉冲充放电试验，放电瞬间对应的电压下降值可以被用来辨识电池内部的欧姆内阻，脉冲中的短暂放电过程对应电工学上容阻环的零状态响应，放电后的静置对应电工学上容阻环的零输入响应。

图2、HPPC电压曲线

图3、HPPC电流曲线

    摘取图二电压曲线其中一部分电压响应曲线，如图4所示

图4、脉冲试验电压响应曲线

    图4中A点为加载放电电流的时刻，C点为放电结束的采样时刻，E点为端电压趋于稳定的时刻。

    AB端的电压降用来计算等效电路中的欧姆内阻R0，如式（1）所示。

                                                            （1）

    D点到E点是电池极化反应导致电压缓慢上升，对D点到E点进行指数拟合就可以求出R1、R2、C1、C2的值;D点到E点的电压响应为零输入响应，起电压表达式如式（2）所示。

                             （2）

    SOC为90%时使用matlab对D点到E点进行指数拟合，如图5所示。

图5、指数拟合

    其中函数表达式如式（3）所示

                             （3）

    式（3）对应式（2），可得出

    通过MATLAB拟合工具，拟合结果如图6所示：

图6、拟合结果

    其中a为U0是当前开路电压值，由实验数据可得出a=3.3258；通过公式计算可以得出电池的电容电阻；公式如图7所示

图9、计算公式

    上述求出电池SOC为90%时的参数，更改不同电压段得出其他SOC值时的参数；参数辨识结果如表1。

表1、参数辨识结果