Mae'r batri mewn cerbydau trydan yn ffocws allweddol o waith cynnal a chadw iechyd batri. Mae'r System Rheoli Batri (BMS) yn cynnal cyflwr gorau posibl y batri trwy werthuso ei Gyflwr Iechyd (SOH). Gall nodi SOH yn gywir bennu amser ailosod batri, osgoi methiant batri, ac ymestyn ei oes gwasanaeth. Nod yr erthygl hon yw gwella perfformiad BMS trwy nodi paramedrau SOH. Yn seiliedig ar fodel batri Thevenin, ceir paramedrau allweddol megis R{{{{0}}, Rp, a Cp. Defnyddir dau algorithm addasol, cyfrif Coulomb a foltedd cylched agored, i gwblhau adnabod paramedr. Mae canlyniadau'r ddau algorithm o ran gwall, gwall absoliwt cymedrig (MAE), gwall sgwâr cymedrig gwraidd (RMSE), a gwerth SOH terfynol yn cael eu cymharu. Mae'r ymchwil yn canolbwyntio ar gael data amcangyfrif gwallau a gwybodaeth perfformiad BMS dibynadwy. Mae'r canlyniadau'n dangos bod gan ddull cyfrif Coulomb wall llai yn amcangyfrif SOH na'r dull foltedd cylched agored, gyda gwall o 1.770%. Y gwerth SOH terfynol yw 17.33%, ac mae gan fodel batri Thevenin wall modelu o 0.0451% ar gyfer y batri.
1. Rhagymadrodd
System Rheoli Batri a Batri Cerbyd Trydan (BMS):Mewn cerbydau trydan, y batri yw'r brif ffynhonnell ynni, sy'n darparu pŵer i'r injan a systemau eraill. Yn wahanol i geir traddodiadol, mae gan batris cerbydau trydan gapasiti a foltedd cymharol fach, ac maent fel arfer yn cael eu pecynnu mewn modiwlau batri. Mae'r system batri yn cynnwys batris lluosog, sy'n cael eu rheoli gan BMS. Mae ei swyddogaethau'n cynnwys optimeiddio'r system weithio batri, sy'n cynnwys dau baramedr allweddol: cyflwr gwefr (SOC) a chyflwr iechyd (SOH). SOC yw'r gymhareb o gapasiti sy'n weddill i gyfanswm y capasiti, tra SOH yw'r gwerth cymhariaeth rhwng perfformiad cyfredol a pherfformiad batri newydd, na ellir ei fesur yn uniongyrchol ac mae angen ei amcangyfrif.
Cefndir ymchwil a dulliau cysylltiedig:Gall Cyflwr Iechyd (SOH) fesur perfformiad batri a hyd oes. Gall dirywiad ansawdd, newidiadau mewn gwrthiant mewnol a pharamedrau cynhwysedd ddigwydd wrth ddefnyddio batri. Mae nodi paramedrau SOH yn helpu i bennu cyflwr gwirioneddol y batri, argymell amseroedd ailosod, ac ymestyn oes y batri. Ar hyn o bryd mae yna ddulliau lluosog ar gyfer amcangyfrif Cyflwr Iechyd (SOH) neu Gyflwr Gofal (SOC), ond ychydig o ddulliau sydd ar yr un pryd yn nodi'r ddau ac yn cynhyrchu paramedrau priodol i leihau'r baich cyfrifiannol ar BMS. Mae angen i'r algorithm ar gyfer monitro paramedrau batri addasu i newidiadau paramedr ac amcangyfrif cyflwr batri. Gellir rhannu'r dulliau yn dri chategori, gan gynnwys dull rhwystriant sbectrol, dull hafaliad model cylched, a dull model rhwystriant electrocemegol.
Adolygiad o waith cysylltiedig:Defnyddiwyd dulliau lluosog yn gyffredin mewn ymchwil flaenorol i nodi paramedrau batri. Defnyddir dulliau cyfrif coulombig (CC) a foltedd cylched agored (OCV) yn eang mewn BMS cerbydau trydan, pob un â'i fanteision a'i anfanteision ei hun. Mae dull CC yn amcangyfrif SOH trwy fonitro cynhwysedd i mewn ac allan y batri, gan ystyried colled pŵer yn ystod y cylch codi tâl, a gall hefyd ddarparu gwybodaeth berthnasol trwy adferiad foltedd; Gellir ystyried y dull OCV fel foltedd cytbwys ar ôl i'r batri orffwys yn llawn, ac amcangyfrifir y Cyflwr Iechyd (SOH) trwy ystyried amodau paramedr batri BMS.
Ffocws yr astudiaeth hon yw nodi paramedrau SOH cywir i ymestyn oes y batri. Defnyddir dull sy'n seiliedig ar fodel batri i werthuso a nodi paramedrau SOH. Defnyddir model batri Thevenin i nodi paramedrau R0, Rp, a Cp trwy algorithm addasol (Scwariau Lleiaf Recursive, RLS). Yn seiliedig ar ganlyniadau'r gwerthusiad, ceir amcangyfrifon SOH cywir i leihau'r baich cyfrifiannol.
Cyfraniad ymchwil:Mae canlyniadau profion paramedrau batri yn darparu amcangyfrifon rhesymol a chyfraddau gwall bach ar gyfer gwerthuso perfformiad system BMS. Mae dull cyfrif Coulomb yn gyfleus ar gyfer cyfrifo cynhwysedd batri, ac mae pŵer uchaf y batri yn lleihau gyda'r cynnydd mewn cylchoedd tâl a rhyddhau. Mae gwall cymharol model batri Thevenin yn llai na 2%. O ran cywirdeb amcangyfrif SOH, mae dull CC yn well na RLS, a gall dull CC amcangyfrif foltedd terfynell batri a SOC, tra gall dull OCV ond amcangyfrif paramedrau batri.
2. System rheoli batri
Cydrannau batri (swyddogaethau a chyfansoddiad BMS):Mae BMS yn rheoleiddio'r system batri sy'n cynnwys cannoedd neu filoedd o fatris mewn cerbydau trydan, ac mae ganddo swyddogaethau pwysig megis monitro, amcangyfrif paramedrau, amddiffyn, darparu adroddiadau, a chydbwyso batris. Mae ei brif swyddogaethau'n cynnwys amddiffyn y batri rhag difrod, gweithredu'r batri o fewn ystodau foltedd a thymheredd priodol, a chynnal y batri i weithredu ar baramedrau sy'n bodloni gofynion system megis SOC, SOH, a SOF. Mae BMS yn cynnwys synwyryddion, actiwadyddion, a rheolwyr, gyda mewnbynnau yn cynnwys signalau synhwyrydd fel cerrynt, foltedd, tymheredd, a phedalau, ac allbynnau gan gynnwys modiwlau ar gyfer rheoli thermol, cydbwysedd, rheoli diogelwch, dynodiad gwefru, larwm nam, a chyfathrebu. Mae meddalwedd BMS yn cynnwys modiwlau swyddogaethol lluosog megis canfod paramedr batri, amcangyfrif, a diagnosis nam. Mesur foltedd batri, amcangyfrif paramedr, cydbwyso, a diagnosis bai yw prif faterion BMS, ymhlith y mae mesur foltedd batri yn wynebu anawsterau megis gwahaniaethau foltedd a achosir gan gysylltiad cyfres batri a gofynion manwl uchel.
Modelu batri:Mae'r erthygl hon yn pennu paramedrau Cyflwr Iechyd (SOH) trwy fodelu batri, ac yn trosi foltedd mewnbwn, cerrynt a pharamedrau tymheredd y batri yn SOH i gael amcangyfrifon cywir. Gan ddefnyddio model batri Thevenin, disgrifir ymateb dros dro foltedd y broses polareiddio batri trwy ddewis paramedrau gwrthiant mewnol a chynhwysedd y batri. Darperir hafaliadau mathemategol y model batri a'r dulliau cyfrifo ar gyfer paramedrau cysylltiedig (Voc, R0, Rp, a Cp), a geir trwy'r algorithm RLS a'u cymhwyso i fodel batri Thevenin.
3. Penderfynu ar baramedrau cyflwr iechyd
Pwysigrwydd a dulliau adnabod paramedrau statws iechyd:Mae paramedrau SOH cywir yn hanfodol ar gyfer perfformiad BMS. Mae'r astudiaeth hon yn defnyddio cyfrif Coulomb fel algorithm addasol i nodi'r paramedrau hyn i gael gwerthoedd cychwyn SOH a gwerthuso perfformiad BMS. Defnyddir model batri Thevenin i bennu paramedrau model batri a swyddogaeth OCV-SOC. Mae'r broses benodol yn cynnwys mewnbynnu cerrynt i'r model batri, dadansoddi data foltedd terfynell, trosi o barth amser i barth SOC, a gosod cromlin i gael y swyddogaeth OCV-SOC. Mae'r broses adnabod paramedr yn cael ei hailadrodd nes bod yr amcangyfrif SOH yn rhesymol ac mae'r gyfradd gwallau yn fach.
Swyddogaeth OCV-SOC:Yn seiliedig ar fodel batri Thevenin, mae OCV (SOC) yn baramedr foltedd ffynhonnell a geir trwy brofi foltedd y batri heb lwyth cysylltiedig a'r foltedd cyn cysylltu'r pecyn batri. Amcangyfrifir y gromlin SOC OCV gan ddefnyddio data prawf llwyth cyson a gosod polynomial gorchymyn deuddegfed. Mae gan y polynomial degfed gorchymyn y cywirdeb uchaf wrth amcangyfrif Voc a'r gwall sgwâr cymedrig gwraidd lleiaf (RMSE), sy'n cael effaith sylweddol ar gywirdeb swyddogaethau SOC ac OCV.
Paramedrau R0, Rp, a Cp:Mae model batri Thevenin yn gofyn am OCV yn SOC fel y foltedd ffynhonnell, a geir trwy brofion curiad y galon. Mae R{{0}} yn wrthiant mewnol sydd â gwerth sy'n fwy na gwrthiannau eraill. Oherwydd mater y cyfnod samplu, mae'n anodd dal mân newidiadau data. Cafwyd y berthynas rhwng R0 a SOC trwy osod cromlin polynomaidd ail drefn, gyda gwerth R0 cyfartalog o 0.027735 Ω. Mae R0, Rp, a Cp yn darparu data mewnbwn ar gyfer profi foltedd a pwls cyfredol ac yn cael gwerthoedd paramedr allbwn.
Canlyniad arbrofol
Trwy ddadansoddi paramedrau Cyflwr Iechyd (SOH) a fonitrir gan y batri, cyflawnir perfformiad BMS, a cheir data paramedr ffisegol fel foltedd terfynell a cherrynt mewnfa/allfa'r batri. Yn seiliedig ar fodelu batri, mae data paramedr yn cael ei nodi a'i ddefnyddio ar gyfer systemau monitro a diogelu statws batri. Mae'r dull amcangyfrif SOH yn cynnwys mesur y newidiadau mewn gwrthiant a chynhwysedd batri, yn y drefn honno gan ddefnyddio dull cyfrif cyfraith Ohm a Coulomb, ac amnewid y gwerth OCV i'r hafaliad perthynas OCV-SOC i gael y gwerthoedd SOC a SOH.
Cynhaliwyd y prawf rhyddhau statig, a dangosodd y canlyniadau fod yr algorithm CC wedi sicrhau'r newid SOH trwy luosi'r gwerth cyfredol ag amser, tra bod yr algorithm OCV yn cael y gwerth SOH trwy ddefnyddio foltedd terfynell neu werth OCV y model batri. Roedd cromliniau newid SOH y ddau algorithm yn debyg. Cafodd y prawf hefyd ganlyniadau adnabod paramedr batri, a gellir defnyddio nodweddion ymlacio'r batri ar gyfer adnabod paramedr. Po gyflymaf y cylch prawf, y mwyaf cywir yw'r amcangyfrif SOH. Mae'r algorithm CC yn well na'r algorithm OCV wrth gychwyn SOH, a all ddeall ymwrthedd mewnol y batri yn well ac amcangyfrif foltedd terfynell Vt, SOC, a SOH y batri ar yr un pryd, gyda gwall amcangyfrif o lai na 2%.
O'r data gwall o nodi paramedrau SOH, y gwall sgwâr cymedrig (MSE) o CC algorithm yw {{0}}.0111, y gwerth SOH terfynol yw 17.33%, canran y gwall yw 1.770%, a'r gwraidd gwall sgwâr cymedrig (RMSE) yw 0.0132
Trafodaeth ar ganlyniadau ymchwil:Mae effaith ymwrthedd batri mewnol ar algorithmau CC ac OCV yn debyg, a gall algorithm CC ddeall ymwrthedd mewnol yn well gyda gwallau llai. Gall yr algorithm CC amcangyfrif foltedd terfynell Vt, SOC, a SOH y batri yn llwyddiannus ar yr un pryd, gyda gwall amcangyfrif o lai na 2%. Yn y prawf rhyddhau, mae'r algorithm CC yn fwy cywir na'r algorithm OCV wrth gychwyn SOH, gyda gwall sgwâr cymedrig amcangyfrifedig (MSE) o 1.770% ar gyfer yr algorithm CC a 3.256% ar gyfer yr algorithm OCV. Mae'r canlyniadau hyn yn darparu cyfeiriad ar gyfer adnabod paramedr mewn gwerthusiad BMS.
4. Crynodeb
Mae canlyniadau gwerthuso perfformiad BMS yn seiliedig ar adnabod paramedr SOH yn dangos bod gan algorithm cyfrif Coulomb ganlyniadau amcangyfrif gwell, gyda gwall amcangyfrif SOH o 1.770% a gwerth SOH terfynol o 17.33%. Gwall modelu model batri Thevenin ar gyfer batris yw 0.0451%. O ran cywirdeb amcangyfrif SOH gan ddefnyddio dau ddull (cyfrif Coulomb a foltedd cylched agored), mae gan gyfrif Coulomb gywirdeb uwch. Yn ogystal, gall algorithmau addasol sy'n seiliedig ar fodelu batri amcangyfrif foltedd terfynell a SOH y batri.