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上篇已講解了電池單體產熱特性及電池模型相關理論，相較之下等效電路模型無需對電池內部的電化學反應有著深入的分析，是通過電路來描述電池的開路電壓、內阻等，以實現對電池外特性的表征。本篇將繼續討論此問題，用Matlab和Amesim模型搭建并進行參數識別，簡單闡述如何通過starccm+進行模型搭建。

Matlab電池模型參數辨識

本文對二階RC等效電路模型進行參數辨識。一般來說HPPC測試數據是主要的輸入文件，在之前寫的《實現電池管理所必要的電池測試數據有哪些》也有提到。文中特別指出普通的測試方法(即FreedomCAR的標準測試方法)所提供的數據對于進行等效電路模型參數辨識而言是不夠充分的。普通測試方法指定的脈沖測試SOC點是從90%開始至10%結束，中間間隔10%，共9個點；而對于電池而言0%~10%和90%~100%恰巧就是極化最為顯著的區間，一旦缺失了該部分的數據模型精度將受到比較大的影響。因此我將HPPC測試增加了8個測試點：0%、2.5%、5%、7.5%、92.5%、95%、97.5%、100%。

測試全程的數據如下圖：

數據分解

有了上面的整體測試數據，接下來需要針對每一個SOC點上的脈沖功率測試曲線進行分析。

①10S放電脈沖(U1-U4區間)：當電池受到了10秒的放電脈沖，由于極化現象的產生電池電壓會迅速從U1下降至U2，并且可以認為這部分壓降主要是歐姆極化的作用。U2至U3部分可以認為是在持續放電期間電化學極化和濃差極化共同產生的壓降。當放電電流消失，電池電壓從U3迅速回彈至U4，同樣可以認為是由于歐姆極化的消失。

②40S擱置(U4-U5區間)：這一區間可以被認為是零輸入響應，可以通過這一段曲線擬合二階RC參數，稍后具體展開。

③10S充電脈沖(U5-U8區間)：與放電同理。根據計算會發現電池在同一SOC狀態下，放電方向和充電方向的歐姆內阻和RC參數是有一定差異的，從提高模型精度的角度看可以分別求出充放電方向的參數，再在應用時根據實際電流情況進行參數切換。

④40S擱置(U8-U9區間)：與放電同理。

二階RC等效電路模型參數識別

直流內阻R0???

放電方向的直流內阻即可以是：

考慮到測試存在誤差，R0的取值為兩者的平均值。充電方向的直流內阻計算也是同理。

Up1、Up2及RC時間常數

U4-U5區間40秒的擱置，可以用零輸入響應的公式進行擬合：

通過MATLAB Curve Fitting Tool很快就得以得到Uoc、U0p1、U0p2、時間常數1和時間常數2。

對測試得出的OCV與等效電路模型擬合的OCV進行比較如下圖：

計算R1、C1和R2、C2

根據U3時刻C1和C2上的電流和電壓即可求出R1和R2，再通過時間常數求出C1和C2。

最后可以計算得到在不同SOC狀態下的等效電路參數表。但這僅僅是電池在BOL@25℃時刻的狀態。

基于Matlab的Simscape模塊，建立電池單體二階RC模型和產熱模型如下，該模型基于25℃、不同SOC狀態數據建立，并未考慮充放電過程中溫升對產熱的影響。根據不同的循環工況所對應的電流輸入即可計算出電池單體產熱。

Amesim電池模型參數辨識接下來講解一下Amesim中電池模型及參數標定。Amesim中ESS庫中包含通用電池模型、標定電池模型、安全控制單元(SCU)，在通用電池模型中子模型包含簡單模型、準靜態模型和動態模型。

動態模型等效電路

動態模型等效電路模型如下圖所示，開路電壓OCV與(SOC，T)有關，歐姆內阻Ro與(SOC，I，T)有關。擴散現象在具有5個RC單元的等效電路中表示出來，擴散內阻Ro同樣與(SOC，I，T)有關。通過下面等效電路模型，等效電路參數進行辨識，能準確反映電池充放電及產熱特性。

電池參數辨識

如前文所述，OCV、歐姆內阻和擴散過程是通過數表來描述的。這些參數可以通過電池參數辨識工具來獲得。通過Battery Identification Assistant(電池辨識助手)，根據試驗數據，實施動態電池模型所必需的不同電氣參數的辨識過程。Battery Identification Assistant的主界面可辨識電池模組ESSBATPTO01/ 02/03和電池單體ESSBATCTO01 / 02/03子模型的所有動態電池模型參數。

Battery Identification Assistant有三個模式：設置、辨識、預/后處理。接下來講一下使用BatteryIdentification Assistant參數辨識。辨識和仿真的整體過程如下：

講一下辨識參數過程，上面已經講解了動態模型等效電路，參數辨識包括OCV辨識、歐姆內阻辨識(Rc and Rd)、擴散效應辨識(dtc and dssr)。首先將試驗數據導入Battery Identification Assistant，電池辨識助手會自動辨識試驗數據，進入主界面，如下圖所示。當電池助手界面打開時，加載數據后，將顯示設置模式(1)。在此模式下，將顯示電池參數以及電流和SOC設置(2)。可以定義識別范圍，在這種情況下，它包括整個數據時間集(3)。為了減少仿真時間，可以將驗證范圍減小到僅包括一個中間充放電循環(4)。

第二種模式用于實際辨識模型參數(1)。首先為OCV的辨識(2)，速度較快；其次為歐姆電阻的辨別，速度較慢，因為將為充電和放電電阻辨識更多的值。擴散識別是一個優化過程，因此辨識擴散時間常數和穩態電阻也可能很慢。

參數辨識完成后，在Pre/post模式下，可以將辨識參數結果導出Excel格式，關閉Battery Identification Assistant，辨識出的參數及其他模型參數將被復制到電池子模型(1)。

完成模型參數辨識后，輸入此工況電流，運行計算，如下圖所示，可以得出此工況下電池單體(模組)的功率。同時，辨識后的電池模型可以用于電池熱管理系統、電池SOC估算、整車熱管理系統的搭建。

最后簡單談一下，CFD等效電路建模仿真(以starccm+為例)，分為簡單電路模型和RC電路模型。簡單(內阻)電路模型可在starccm+中通過函數定義建立模型，而RC等效電路模型需借助電池軟件BDS建模，本篇就不展開細說，有需要了解starccm+可閱讀全文。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的参数等效模型可以用于_干货分享电池单体产热特性及热模型标定分析（2）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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