Elektr transport vositalaridagi akkumulyator batareya salomatligini saqlashning asosiy yo'nalishi hisoblanadi. Batareyani boshqarish tizimi (BMS) batareyaning sog'liq holatini (SOH) baholash orqali uning optimal holatini saqlaydi. SOHni to'g'ri aniqlash batareyani almashtirish vaqtini aniqlashi, batareyaning ishdan chiqishini oldini olish va xizmat muddatini uzaytirishi mumkin. Ushbu maqola SOH parametrlarini aniqlash orqali BMS ish faoliyatini yaxshilashga qaratilgan. Thevenin batareyasi modeliga asoslanib, R{0}}, Rp va Cp kabi asosiy parametrlar olinadi. Parametrlarni identifikatsiyalashni yakunlash uchun ikkita adaptiv algoritm, Coulomb hisoblash va ochiq elektron kuchlanish ishlatiladi. Ikki algoritmning xatolik, o'rtacha mutlaq xato (MAE), o'rtacha kvadrat xatosi (RMSE) va yakuniy SOH qiymati bo'yicha natijalari solishtiriladi. Tadqiqot taxminiy xato ma'lumotlarini va ishonchli BMS ishlash ma'lumotlarini olishga qaratilgan. Natijalar shuni ko'rsatadiki, Coulomb hisoblash usuli SOH baholashda ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish usuliga qaraganda kichikroq xatolikka ega bo'lib, xatolik 1,770% ni tashkil qiladi. Yakuniy SOH qiymati 17,33% ni tashkil qiladi va Thevenin batareyasi modeli batareya uchun 0,0451% modellashtirish xatosiga ega.
1. Kirish
Elektr avtomobil akkumulyatorlari va akkumulyatorlarini boshqarish tizimi (BMS):Elektr transport vositalarida batareya asosiy energiya manbai bo'lib, dvigatel va boshqa tizimlarni quvvat bilan ta'minlaydi. An'anaviy avtomobillardan farqli o'laroq, elektr avtomobil akkumulyatorlari nisbatan kichik quvvat va kuchlanishga ega va odatda batareya modullariga qadoqlangan. Batareya tizimi bir nechta batareyalardan iborat bo'lib, ular BMS tomonidan boshqariladi. Uning vazifalari ikkita asosiy parametrni o'z ichiga olgan batareyaning ish tizimini optimallashtirishni o'z ichiga oladi: zaryad holati (SOC) va sog'liq holati (SOH). SOC - qolgan quvvatning umumiy quvvatga nisbati, SOH esa to'g'ridan-to'g'ri o'lchash mumkin bo'lmagan va taxmin qilinishi kerak bo'lgan joriy ishlash va yangi batareya ishlashi o'rtasidagi taqqoslash qiymatidir.
Tadqiqot foni va tegishli usullar:Sog'liqni saqlash holati (SOH) batareyaning ishlashi va ishlash muddatini aniqlay oladi. Batareyani ishlatish jarayonida sifatning pasayishi, ichki qarshilik va quvvat parametrlarining o'zgarishi mumkin. SOH parametrlarini aniqlash batareyaning haqiqiy holatini aniqlashga yordam beradi, almashtirish vaqtlarini tavsiya qiladi va batareyaning ishlash muddatini uzaytiradi. Hozirgi vaqtda Sog'liqni saqlash holatini (SOH) yoki zaryad holatini (SOC) baholashning bir nechta usullari mavjud, ammo bir vaqtning o'zida ikkalasini ham aniqlaydigan va BMSga hisoblash yukini kamaytirish uchun tegishli parametrlarni yaratadigan bir nechta usullar mavjud. Batareya parametrlarini kuzatish algoritmi parametr o'zgarishlariga moslashishi va batareyaning holatini baholashi kerak. Usullarni uchta toifaga bo'lish mumkin, jumladan spektral impedans usuli, elektron model tenglama usuli va elektrokimyoviy impedans modeli usuli.
Tegishli ishlarni ko'rib chiqish:Oldingi tadqiqotlarda batareya parametrlarini aniqlash uchun bir nechta usullar odatda qo'llanilgan. Kulomb hisoblash (CC) va ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish (OCV) usullari elektr transport vositalarining BMSlarida keng qo'llaniladi, ularning har biri o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega. CC usuli batareyaning kirish va chiqish quvvatini kuzatish, zaryadlash davridagi quvvat yo'qotilishini hisobga olgan holda SOHni baholaydi va shuningdek, kuchlanishni tiklash orqali tegishli ma'lumotlarni taqdim etishi mumkin; OCV usuli batareya to'liq dam olgandan so'ng muvozanatli kuchlanish sifatida ko'rib chiqilishi mumkin va Sog'lik holati (SOH) BMS batareya parametrlari shartlarini hisobga olgan holda baholanadi.
Ushbu tadqiqotning maqsadi batareyaning ishlash muddatini uzaytirish uchun aniq SOH parametrlarini aniqlashdir. SOH parametrlarini baholash va aniqlash uchun batareya modeliga asoslangan usul qo'llaniladi. Thevenin batareya modeli adaptiv algoritm (Recursive Least Squares, RLS) orqali R0, Rp va Cp parametrlarini aniqlash uchun ishlatiladi. Baholash natijalariga ko'ra, hisoblash yukini kamaytirish uchun aniq SOH baholari olinadi.
Tadqiqot hissasi:Batareya parametrlarini sinovdan o'tkazish natijalari BMS tizimining ishlashini baholash uchun oqilona taxminlar va kichik xatolik stavkalarini ta'minlaydi. Coulomb hisoblash usuli batareya quvvatini hisoblash uchun qulaydir va batareyaning maksimal quvvati zaryadlash va tushirish davrlarining oshishi bilan kamayadi. Thevenin batareyasi modelining nisbiy xatosi 2% dan kam. SOH baholashning aniqligi nuqtai nazaridan, CC usuli RLS dan ustundir va CC usuli batareya terminali kuchlanishini va SOCni taxmin qilishi mumkin, OCV usuli esa faqat batareya parametrlarini baholashi mumkin.
2. Batareyani boshqarish tizimi
Batareya komponentlari (BMS funktsiyalari va tarkibi):BMS elektr transport vositalarida yuzlab yoki minglab batareyalardan tashkil topgan akkumulyator tizimini tartibga soladi va monitoring, parametrlarni baholash, himoya qilish, hisobotlarni taqdim etish va batareyalarni muvozanatlash kabi muhim funktsiyalarga ega. Uning asosiy vazifalari batareyani shikastlanishdan himoya qilish, batareyani tegishli kuchlanish va harorat oralig'ida ishlatish va batareyaning SOC, SOH va SOF kabi tizim talablariga javob beradigan parametrlarda ishlashini ta'minlashni o'z ichiga oladi. BMS sensorlar, aktuatorlar va boshqaruvchilardan iborat bo'lib, kirishlari oqim, kuchlanish, harorat va pedallar kabi sensor signallari va issiqlik boshqaruvi, muvozanat, xavfsizlikni boshqarish, zaryadlash ko'rsatkichi, nosozliklar signalizatsiyasi va aloqa uchun modullarni o'z ichiga oladi. BMS dasturi akkumulyator parametrlarini aniqlash, baholash va nosozliklarni aniqlash kabi bir nechta funktsional modullarni o'z ichiga oladi. Batareya kuchlanishini o'lchash, parametrlarni baholash, muvozanatlash va nosozliklarni tashxislash BMS ning asosiy masalalari bo'lib, ular orasida batareya kuchlanishini o'lchash batareya seriyali ulanishi va yuqori aniqlik talablari tufayli yuzaga keladigan kuchlanish farqlari kabi qiyinchiliklarga duch keladi.
Batareyani modellashtirish:Ushbu maqola akkumulyatorni modellashtirish orqali Sog'liqni saqlash holati (SOH) parametrlarini aniqlaydi va aniq hisob-kitoblarni olish uchun kirish batareyasi kuchlanishi, oqim va harorat parametrlarini SOHga aylantiradi. Thevenin batareyasi modelidan foydalanib, batareyaning polarizatsiya jarayonining kuchlanish o'tkinchi javobi batareyaning ichki qarshiligi va sig'im parametrlarini tanlash orqali tavsiflanadi. Batareya modelining matematik tenglamalari va tegishli parametrlarni (Voc, R0, Rp va Cp) hisoblash usullari taqdim etiladi, ular RLS algoritmi orqali olinadi va Thevenin batareyasi modeliga qo'llaniladi.
3. Salomatlik holati parametrlarini aniqlang
Salomatlik holati parametrlarini aniqlashning ahamiyati va usullari:To'g'ri SOH parametrlari BMS ishlashi uchun juda muhimdir. Ushbu tadqiqot SOH ishga tushirish qiymatlarini olish va BMS ish faoliyatini baholash uchun ushbu parametrlarni aniqlash uchun adaptiv algoritm sifatida Coulomb hisoblashidan foydalanadi. Thevenin batareya modeli batareya modeli parametrlarini va OCV-SOC funksiyasini aniqlash uchun ishlatiladi. Muayyan jarayon batareya modeliga oqim kiritish, terminal kuchlanish ma'lumotlarini tahlil qilish, vaqt domenidan SOC domeniga aylantirish va OCV-SOC funktsiyasini olish uchun egri chiziqni o'rnatishni o'z ichiga oladi. Parametrlarni aniqlash jarayoni SOH bahosi asosli bo'lgunga qadar va xato darajasi kichik bo'lgunga qadar takrorlanadi.
OCV-SOC funktsiyasi:Thevenin batareyasi modeliga asoslanib, OCV (SOC) batareyaning kuchlanishini ulangan yuksiz va batareya paketini ulashdan oldin kuchlanishni sinab ko'rish orqali olingan manba kuchlanish parametridir. SOC OCV egri chizig'i doimiy yuk sinovi ma'lumotlari yordamida baholanadi va o'n ikkinchi tartibli polinom bilan jihozlangan. O'ninchi tartibli polinom Voc ni baholashda eng yuqori aniqlikka va SOC va OCV funktsiyalarining aniqligiga sezilarli ta'sir ko'rsatadigan eng kichik ildiz o'rtacha kvadrat xatosiga (RMSE) ega.
R0, Rp va Cp parametrlari:Thevenin batareyasi modeli impuls sinovi orqali olinadigan manba kuchlanishi sifatida SOCda OCV ni talab qiladi. R{0}} - boshqa qarshiliklardan kattaroq qiymatga ega ichki qarshilik. Namuna olish davri muammosi tufayli kichik ma'lumotlar o'zgarishlarini yozib olish qiyin. R0 va SOC oʻrtasidagi bogʻliqlik ikkinchi tartibli polinom egri chizigʻini oʻrnatish yoʻli bilan, oʻrtacha R0 qiymati 0,027735 Ō boʻlgan holda olingan. R0, Rp va Cp kuchlanish va oqim impulslarini sinash uchun kirish ma'lumotlarini beradi va chiqish parametrlari qiymatlarini oladi.
Eksperimental natija
Batareya tomonidan nazorat qilinadigan Sog'liqni saqlash holati (SOH) parametrlarini tahlil qilish orqali BMS ishlashiga erishiladi va batareyaning terminal kuchlanishi va kirish / chiqish oqimi kabi jismoniy parametr ma'lumotlari olinadi. Batareyani modellashtirish asosida parametr ma'lumotlari aniqlanadi va batareya holatini kuzatish va himoya qilish tizimlari uchun ishlatiladi. SOH baholash usuli batareya qarshiligi va sig'imidagi o'zgarishlarni mos ravishda Ohm qonuni va Coulomb hisoblash usuli yordamida o'lchashni va SOC va SOH qiymatlarini olish uchun OCV qiymatini OCV-SOC munosabatlar tenglamasiga almashtirishni o'z ichiga oladi.
Statik zaryadsizlanish testi o'tkazildi va natijalar shuni ko'rsatdiki, CC algoritmi joriy qiymatni vaqtga ko'paytirish orqali SOH o'zgarishini oldi, OCV algoritmi esa batareya modelining terminal kuchlanishi yoki OCV qiymatidan foydalangan holda SOH qiymatini oldi. Ikkala algoritmning SOH o'zgarishi egri chiziqlari o'xshash edi. Sinov batareya parametrlarini identifikatsiyalash natijalarini ham oldi va batareyaning bo'shashish xususiyatlaridan parametrlarni aniqlash uchun foydalanish mumkin. Sinov davri qanchalik tez bo'lsa, SOH bahosi shunchalik aniq bo'ladi. CC algoritmi SOHni ishga tushirishda OCV algoritmidan ustundir, u akkumulyatorning ichki qarshiligini yaxshiroq tushunishi va bir vaqtning o'zida batareyaning terminal kuchlanishi Vt, SOC va SOH ni baholashi mumkin, taxmin xatosi 2% dan kam.
SOH parametrlarini aniqlashda xato ma'lumotlaridan CC algoritmining o'rtacha kvadrat xatosi (MSE) {0}}.0111, yakuniy SOH qiymati 17,33%, xatolik foizi 1,770% va ildiz o'rtacha kvadrat xatosi (RMSE) 0,0132 ni tashkil qiladi
Tadqiqot natijalarini muhokama qilish:Ichki batareya qarshiligining CC va OCV algoritmlariga ta'siri o'xshashdir va CC algoritmi kichikroq xatolar bilan ichki qarshilikni yaxshiroq tushunishi mumkin. CC algoritmi batareyaning Vt, SOC va SOH terminal kuchlanishini bir vaqtning o'zida 2% dan kam bo'lgan baholash xatosi bilan muvaffaqiyatli baholashi mumkin. Bo'shatish testida CC algoritmi SOHni ishga tushirishda OCV algoritmiga qaraganda aniqroq bo'lib, taxminiy o'rtacha kvadrat xatosi (MSE) CC algoritmi uchun 1,770% va OCV algoritmi uchun 3,256% ni tashkil qiladi. Ushbu natijalar BMS baholashda parametrlarni aniqlash uchun ma'lumot beradi.
4. Xulosa
SOH parametrlarini identifikatsiyalash asosida BMS samaradorligini baholash natijalari shuni ko'rsatadiki, Coulomb hisoblash algoritmi yaxshiroq baholash natijalariga ega, SOH baholash xatosi 1,770% va yakuniy SOH qiymati 17,33%. Batareyalar uchun Thevenin batareyasi modelini modellashtirish xatosi 0,0451% ni tashkil qiladi. Ikki usuldan foydalangan holda SOHni baholashning aniqligi nuqtai nazaridan (Coulomb hisoblash va ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish), Coulomb hisoblash yuqori aniqlikka ega. Bundan tashqari, batareyani modellashtirishga asoslangan adaptiv algoritmlar batareyaning terminal kuchlanishini va SOH ni taxmin qilishi mumkin.