CN104730938B - 一种电池特征模拟方法及系统 - Google Patents
一种电池特征模拟方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104730938B CN104730938B CN201510144935.1A CN201510144935A CN104730938B CN 104730938 B CN104730938 B CN 104730938B CN 201510144935 A CN201510144935 A CN 201510144935A CN 104730938 B CN104730938 B CN 104730938B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- model
- cell
- matrix
- cell model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明提供一种电池特征模拟方法及系统，上述方法包括以下步骤：电池模型接收电池管理系统输入的均衡电流矩阵后，获取各个单体电池模型对应的电池参数；仿真机模型接收所述电池参数后，获取电池参数矩阵，建立并运行电池仿真矩阵函数，大大节约了电池特征模拟时间。
Description
技术领域
本发明属于电池模拟领域，尤其涉及一种电池特征模拟方法及系统。
背景技术
图1为现有技术中电池管理系统模拟仿真结构图，包括电池模拟器、电池管理系统BMS、仿真机；所述电池管理系统BMS、所述电池模拟器、所述仿真机两两相互连接；
所述电池管理系统BMS由多个单体电池串联和并联而成；
所述电池模拟器模拟多个单体电池并为每个单体电池建立模型；
所述仿真机用于对所述电池模拟器建立的每个单体电池模型进行仿真实验，获取模拟数据。
图2为现有技术中电池管理系统BMS与电池模拟器内部结构连接示意图，其中，所述电池管理系统与所述电池模拟器中的各个单体电池模型相连。
结合图1和图2，现有技术中，在对BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)的测试中，尤其是电池的均衡测试中，需要将整个电池组(是由多个单体电池串联和并联而成)中的单体电池特性的差异给模拟出来，这就需要对每一个单体电池建立模型。考虑到要模拟单体电池的精度，每一个电池模型必须要建立多阶R-C电路等效模型才能达到预期效果，但是这将会给仿真机造成极大的计算压力，同时也不能够保证仿真的实时性。
针对上述问题，现有解决方案是通过增加仿真机数量来进行解决，如图3所示为仿真机集群架构示意图，包括仿真机1、仿真机2、仿真机3、仿真机4、仿真机5…仿真机n；仿真机1、仿真机2、仿真机3、仿真机4、仿真机5…仿真机n分别与交换机相连。然而，多个仿真机一方面增加成本，通过也会增加整个设备的体积。
发明内容
本发明提供一种电池特征模拟方法及系统，以解决上述问题。
本发明提供一种电池特征模拟方法。上述方法包括以下步骤：
电池模型接收电池管理系统输入的均衡电流矩阵后，获取各个单体电池模型对应的电池参数；
仿真机模型接收所述电池参数后，获取电池参数矩阵，建立并运行电池仿真矩阵函数。
本发明还提供一种电池特征模拟系统，包括电池模型、电池管理系统、仿真机模型；所述电池管理系统、所述电池模型、所述仿真机模型两两相互连接；
所述电池模型，用于接收电池管理系统输入的均衡电流矩阵后，获取各个单体电池模型对应的电池参数；
所述仿真机模型，用于接收所述电池参数后，获取电池参数矩阵，建立并运行电池仿真矩阵函数。
通过以下方案：电池模型接收电池管理系统输入的均衡电流矩阵后，获取各个单体电池模型对应的电池参数；仿真机模型接收所述电池参数后，获取电池参数矩阵，建立并运行电池仿真矩阵函数，大大节约了电池特征模拟时间。
通过多种电池参数(包括：温度变化率电压V、内阻r，SOC变化率)，可以更加准确的对电池特征进行模拟评估。
通过以下方案：仿真机模型接收所述电池参数的方式包括：电池模型将获取的各个单体电池模型对应的电池参数直接发送至仿真机模型，或者；电池模型将获取的各个单体电池模型对应的电池参数发送至电池管理系统；所述电池管理系统将接收的各个单体电池模型对应的电池参数发送至仿真机模型，实现了仿真机模型从多种途径接收电池参数。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中电池管理系统模拟仿真结构图；
图2为现有技术中电池管理系统BMS与电池模拟器内部结构连接示意图；
图3所示为现有技术仿真机集群架构示意图；
图4为本发明实施例1的电池特征模拟方法流程图；
图5为本发明实施例1中的单体电池的状态初始值设置示意图；
图6为本发明实施例1中的硬件在环实时化运行示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图4为本发明实施例1的电池特征模拟方法流程图，包括以下步骤：
步骤401：电池模型接收电池管理系统输入的均衡电流矩阵后，获取各个单体电池模型对应的电池参数；
所述均衡电流矩阵为(I1,I2...In)，其中，In为第n个单体电池模型的电流。
具体地说，电池参数包括：温度变化率电压V、内阻r，SOC变化率可以表示为电流的函数：
电池模型获取各个单体电池模型对应的电池参数之前，还包括：对各个单体电池模型配置初始温度、初始荷电状态SOC、初始电压。
SOC，全称是State of Charge，荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。
每一个单体的电池的状态初始值是不同的，需要提前设定，如图5所示。因此常规意义上的模拟需要将电池的单体模型复制成需要模拟单体电池的个数。每一个单体电池都有对应的温度信号，电压信号，电流信号等由BMS进行信号采集。通过每一个单体电池也要模拟出真实电池的运行特性，这样就会大大增加整个模型的运行时间。因此，在本实施方式中，为了简化模型的运行，模型中输入的均衡电流为一个矩阵，均衡电流矩阵为(I1,I2...In)，以便在后续处理中可以产生对应的n个矩阵
步骤402：仿真机模型接收所述电池参数后，获取电池参数矩阵，建立并运行电池仿真矩阵函数。
仿真机模型接收所述电池参数的方式包括：电池模型将获取的各个单体电池模型对应的电池参数直接发送至仿真机模型，或者；
电池模型将获取的各个单体电池模型对应的电池参数发送至电池管理系统；
所述电池管理系统将接收的各个单体电池模型对应的电池参数发送至仿真机模型。
所述电池参数矩阵为其中，表示第n个单体电池模型的温度变化率，Vn表示第n个单体电池模型的电压，rn表示第n个单体电池模型的内阻，表示第n个单体电池模型的SOC变化率。
电池仿真矩阵函数为其中，表示第n个单体电池模型的温度变化率，Vn表示第n个单体电池模型的电压，rn表示第n个单体电池模型的内阻，表示第n个单体电池模型的SOC变化率，In为第n个单体电池模型的电流。
如上所述，本实施方式的电池参数矩阵为
所述电池仿真矩阵函数为
由于电池仿真矩阵函数只需要运行一次，因此可大大节省电池特征模拟时间。
由于在硬件在环的安装中，实时系统功能包括模型实时解算、电接口输入输出控制、被测对象数据实时交互。在实时的模拟中，模拟时间必须与实际的时间同步。因此，每一个模拟时间步的计算必须与真实时间间隔相对应。如图6所示，任务执行时刻是指实时代码在实时系统运行的瞬态。时间步为tn和tn+1。一个步长可以表示为从tn到tn+1的时间长度。
一个完整实时模拟在tn开始在tn+1结束。任务执行时间指的是模型计算时间，从simulink获得的实时代码运行的时间。通过有效的系统求解方程来获得下一个时间步的系统状态。信号采样和输出的时间是指在系统计算之间的瞬时，这个瞬时反映在实时节点或者实时系统的I/O接口。这个主要考虑到A/D和D/A的转换延时。间歇时间是指到下一个时间步的处理器的空闲时间。而由于电池作为储能，与电气相连接，相关电的工作响应较快，所以在设定较小的步长，一般设定在10-6～10-5s因此多个单体电池的模拟会占用相对较大的计算时间。
因此，在本实施方式中，通过在模型中输入一个均衡电流矩阵(I1,I2...In)，以产生对应的n个矩阵而函数只需要运行一次，有效地减少了计算的时间，可以将上百个单体电池的运行控制在很短时间内。
本发明还提供一种电池特征模拟系统，包括电池模型、电池管理系统、仿真机模型；所述电池管理系统、所述电池模型、所述仿真机模型两两相互连接；
所述电池模型，用于接收电池管理系统输入的均衡电流矩阵后，获取各个单体电池模型对应的电池参数；
所述仿真机模型，用于接收所述电池参数后，获取电池参数矩阵，建立并运行电池仿真矩阵函数。
所述均衡电流矩阵为(I1,I2...In)，其中，In为第n个单体电池模型的电流。
所述电池参数矩阵为其中，表示第n个单体电池模型的温度变化率，Vn表示第n个单体电池模型的电压，rn表示第n个单体电池模型的内阻，表示第n个单体电池模型的SOC变化率。
通过以下方案：电池模型接收电池管理系统输入的均衡电流矩阵后，获取各个单体电池模型对应的电池参数；仿真机模型接收所述电池参数后，获取电池参数矩阵，建立并运行电池仿真矩阵函数，大大节约了电池特征模拟时间。
通过多种电池参数(包括：温度变化率电压V、内阻r，SOC变化率)，可以更加准确的对电池特征进行模拟评估。
通过以下方案：仿真机模型接收所述电池参数的方式包括：电池模型将获取的各个单体电池模型对应的电池参数直接发送至仿真机模型，或者；电池模型将获取的各个单体电池模型对应的电池参数发送至电池管理系统；所述电池管理系统将接收的各个单体电池模型对应的电池参数发送至仿真机模型，实现了仿真机模型从多种途径接收电池参数。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池特征模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
电池模型接收电池管理系统输入的均衡电流矩阵后，获取各个单体电池模型对应的电池参数；
仿真机模型接收所述各个单体电池模型对应的电池参数后，获取电池参数矩阵，根据所述均衡电流矩阵以及所述电池参数矩阵建立并运行电池仿真矩阵函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池参数包括：温度变化率电压V、内阻r，SOC变化率
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均衡电流矩阵为(I1,I2...In)，其中，In为第n个单体电池模型的电流。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池参数矩阵为其中，表示第n个单体电池模型的温度变化率，Vn表示第n个单体电池模型的电压，rn表示第n个单体电池模型的内阻，表示第n个单体电池模型的SOC变化率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电池仿真矩阵函数为其中，表示第n个单体电池模型的温度变化率，Vn表示第n个单体电池模型的电压，rn表示第n个单体电池模型的内阻，表示第n个单体电池模型的SOC变化率，In为第n个单体电池模型的电流。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电池模型获取各个单体电池模型对应的电池参数之前，还包括：对各个单体电池模型配置初始温度、初始荷电状态SOC、初始电压。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，仿真机模型接收所述电池参数的方式包括：
电池模型将获取的各个单体电池模型对应的电池参数直接发送至仿真机模型，或者；
电池模型将获取的各个单体电池模型对应的电池参数发送至电池管理系统；
所述电池管理系统将接收的各个单体电池模型对应的电池参数发送至仿真机模型。
8.一种电池特征模拟系统，其特征在于，包括电池模型、电池管理系统、仿真机模型；所述电池管理系统、所述电池模型、所述仿真机模型两两相互连接；
所述电池模型，用于接收电池管理系统输入的均衡电流矩阵后，获取各个单体电池模型对应的电池参数；
所述仿真机模型，用于接收所述各个单体电池模型对应的电池参数后，获取电池参数矩阵，根据所述均衡电流矩阵以及所述电池参数矩阵建立并运行电池仿真矩阵函数。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述均衡电流矩阵为(I1,I2...In)，其中，In为第n个单体电池模型的电流。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电池参数矩阵为其中，表示第n个单体电池模型的温度变化率，Vn表示第n个单体电池模型的电压，rn表示第n个单体电池模型的内阻，表示第n个单体电池模型的SOC变化率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510144935.1A CN104730938B (zh) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | 一种电池特征模拟方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510144935.1A CN104730938B (zh) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | 一种电池特征模拟方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104730938A CN104730938A (zh) | 2015-06-24 |
| CN104730938B true CN104730938B (zh) | 2018-03-30 |
Family
ID=53454944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510144935.1A Active CN104730938B (zh) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | 一种电池特征模拟方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104730938B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105116338B (zh) * | 2015-07-15 | 2017-12-05 | 盐城工学院 | 一种基于soc补偿器的并联型电池系统建模方法 |
| CN109828205B (zh) * | 2019-03-15 | 2021-02-26 | 湖南工业大学 | 一种动力电池模拟系统的输出电压给定方法 |
| CN112394288B (zh) * | 2019-08-14 | 2022-03-15 | 比亚迪股份有限公司 | 用于电池管理系统的测试系统和测试方法 |
-
2015
- 2015-03-30 CN CN201510144935.1A patent/CN104730938B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104730938A (zh) | 2015-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106855612B (zh) | 计及非线性容量特性的分数阶KiBaM电池模型及参数辨识方法 | |
| CN104849672B (zh) | 基于等效电路模型的锂电池动态阻抗参数识别方法 | |
| CN103197251B (zh) | 一种动力锂电池二阶rc等效模型的辨识方法 | |
| CN106896327B (zh) | 分数阶KiBaM-等效电路综合特征电池模型及其参数辨识方法 | |
| CN106250576A (zh) | 一种基于动态阻抗的锂电池模型的建模方法 | |
| CN103926538A (zh) | 基于aic准则的变阶数rc等效电路模型及实现方法 | |
| CN107765190A (zh) | 一种长寿命快充型磷酸铁锂电池的寿命预测方法 | |
| CN102436534B (zh) | 一种电力系统仿真方法 | |
| CN103700036B (zh) | 一种适于电力系统多时间尺度的暂态稳定性投影积分方法 | |
| WO2023274194A1 (zh) | 一种适用于富锂锰基电池的高阶模型参数辨识方法和系统 | |
| CN105938578A (zh) | 一种基于聚类分析的大规模光伏电站等值建模方法 | |
| CN104730938B (zh) | 一种电池特征模拟方法及系统 | |
| CN105116338B (zh) | 一种基于soc补偿器的并联型电池系统建模方法 | |
| CN104779658B (zh) | 多类型电池储能系统通讯管理与功率控制模拟系统 | |
| CN109507598A (zh) | 贝叶斯正则化的lm-bp神经网络的锂电池soc预测方法 | |
| CN103678798B (zh) | 一种用于含分布式电源配电网的电磁暂态实时仿真方法 | |
| CN107315866A (zh) | 基于Modelica模型的航天器能源系统模型构建方法 | |
| CN107677892A (zh) | 一种超级电容等效电路模型结构及验证方法 | |
| CN106872901A (zh) | KiBaM‑分数阶等效电路综合特征电池模型及参数辨识方法 | |
| CN109388074A (zh) | 一种电池组仿真方法及系统、bms标定系统 | |
| CN204142849U (zh) | 用于模拟电动汽车充电的电池仿真器和系统 | |
| CN106056305A (zh) | 一种基于状态聚类的发电系统可靠性快速评估方法 | |
| CN103513188B (zh) | 一种电力系统储能站中电池单体的电量计算方法 | |
| CN109428362A (zh) | 一种电池管理系统的主动均衡策略优化方法 | |
| CN103077291A (zh) | 可设置初始荷电状态的电池充放电过程数字仿真方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 200030 room 6, building 829, No. 201, Xuhui District, Shanghai, Yishan Road Applicant after: SHANGHAI KELIANG INFORMATION ENGINEERING CO., LTD. Address before: 200030 room 6, building 829, No. 201, Xuhui District, Shanghai, Yishan Road Applicant before: Shanghai Keliang Information Engineering Co., Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zou Yijun Inventor after: Sun Chengxiao Inventor after: Wu Shuaijun Inventor after: Li Hongbiao Inventor before: Yan Bin Inventor before: Wu Lingling Inventor before: Li Hongbiao Inventor before: Wu Shuaijun Inventor before: Peng Xin |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Room 201, building 6, No. 829, Yishan Road, Xuhui District, Shanghai 200030 Patentee after: Shanghai Keliang Information Technology Co.,Ltd. Address before: Room 201, building 6, No. 829, Yishan Road, Xuhui District, Shanghai 200030 Patentee before: SHANGHAI KELIANG INFORMATION ENGINEERING Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |