锂离子电池模型的参数辨识

单兵电源系统为单兵执行任务提供了重要的能源保障,本文选择锂离子电池作为单兵电源系统的储能原件。为了监测锂离子电池,需要对电池进行建模并对模型的参数进行辨识。本文总结了常用的几种经验模型和等效电路模型,分析了各模型的基本特点,并选择Nernst模型、混合模型、一阶RC等效电路模型和二阶RC等效电路模型作为下一步进行模型参数辨识的候选模型。设计了不同环境温度、不同放电电流下的脉冲放电试验,并通过试验,获取了电池的充放电数据。根据电池的试验数据,采用离线辨识的方法对各候选模型进行了参数辨识。在恒流工况、阶梯脉冲工况下对电池的放电曲线进行仿真,通过对比模型的仿真放电曲线和实测放电曲线,验证了相关离线辨识方法的正确性。基于各模型的精确度和复杂程度,选择一阶RC模型作为单兵电源系统的基本模型。以一阶RC模型为对象,通过对比不同环境温度、放电电流下的辨识结果,对模型参数进行分析,研究了环境温度、放电电流等因素对电池容量、OCV-SOC曲线、电池阻抗等参数的实际影响。根据单兵电源系统的实际工况的特点,提出了一种轮休工作方式,结合单兵电源系统的轮休工作方式,分别提出了两种参数在线辨识方法。其中,一种是结合常用的递推最小二乘方法,只能处理时不变系统,可在单体处于轮休的静置状态时,对模型的参数进行辨识。另一种方法是基于粒子群寻优的参数辨识方法,此方法可以处理时变系统,能对参数进行实时辨识。最后,使用仿真验证的方法,初步验证了两种方法的可行性,在单兵电源系统中的实际应用效果需要进一步的研究工作来说明。