AMESim储能电气库用户手册（二）

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文章目录

AMESim储能电气库用户手册（二）
一、应用案例
- 1.简单电池包模型参数设置
- 2.电池数据表导入工具
- - 2.1 启动
  - 2.2 类型选择
  - 2.3 图像获取
  - 2.4 模型校准
  - 2.5 统计
  - 2.6 更多
- 3.电池识别助手
- - 3.1 识别演练
  - - 3.1.1 启动
    - 3.1.2 数据导入
    - 3.1.3 模式设置
    - 3.1.4 识别模式
    - 3.1.5 验证模式
    - 3.1.6 更多
  - 3.2 增加温度信息
  - 3.3 RC转换
总结

一、应用案例

在本节中，将给出更复杂的示例以便更深入地理解ESS库特性。首先通过一些案例介绍了电池和超级电容元件的参数设置。然后展示了几个关于特定技术的示例。最后，通过系统或子系统案例说明ESS组件在其环境中的使用。

1.简单电池包模型参数设置

下面以简单电池包子模型ESSBATPSQS01和超级电容子模型ESSUCAPPS01为例说明参数设置方法。我们首先假设有一个锂离子电池组，具有以下特性：

ESSBATPSQS01的默认参数值对应于4.3 Ah的锂离子电池单体。例如，开路电压参数以荷电状态为自变量构建表达式如下：2.88+0.022soc-1e-4soc^2。该表达式符合3.8 V电池特性要求。
这个示例的主要目标是从几个相关参数来设置电池包参数。我们可以将这些参数定义为全局参数：

修改电池包的的参数可以通过改变单体数量实现。增加串联单体会提高电池包储存的能量和电压，增加并联支路会提高电池包能量，但是电压不会改变。
然后，正确的单体串并联数通过相关数值之间的简单比率计算得到，将结果取整为整数。这些参数在电池包模型中被设置(图3.2)：

在下面的例子中，两种电池包并联，因此具有相同的端电压，该系统如图3.3连接：

超级电容包的参数也可以被简单计算得到，电池包和单体的电压和能量需求如表8所示，表3.2的单体参数对应于ESSUCAPPS01模型的默认值。

超级电容包参数中最大电压对应于100%的SOC，而电池包参数指的是对应较小SOC的额定电压。最大超级电容包电压需要将最大/额定电压差异考虑在内。串联单体数与电池包和单体电压比值有关，并联支路数与电池包和支路能量比值有关。

超级电容包中设置了以下全局参数：

01_PackFunctionalSizing.ame案例的更多信息可以在在线演示文档中找到。

2.电池数据表导入工具

电池的高级等效电路模型需要电池相关的物理性质参数，为获得这些信息，ESS库提供了一个电池数据表导入工具使你能够从技术文档中生成电池参数表，该工具的使用步骤如下。

2.1 启动

电池数据导入工具可用于高级等效电路模型的电池包和单体子模型（ESSBATCA01/02/03和ESSBATPA01/02/03）。启动该工具，单击或右键子模型参数视图中的按钮，选择Apps子菜单中的电池数据表导入工具项。

2.2 类型选择

首先，类型选择对话框允许您设置项目名称、电池标称容量（以[Ah]为单位）和选择类型。选择类型将定义将生成什么样的模型以及必须提供什么样的输入曲线。对话框可以通过全局工具栏或模型菜单在参数化过程的任何步骤中打开。

2.3 图像获取

电池数据表导入工具的外观如图3.9所示。在图像采集选项卡中，显示打开的图像(1)以及曲线(2)和列表(3)中采集到的曲线，以及用于确定模型参数的采集曲线的选择。

要将曲线添加到模型校准列表中，必须将图像先加载到工具中。然后，选择4个参考点对图像进行缩放，以帮助将像素坐标转换为plot值。然后选择一个参考颜色来自动获取曲线。最后需要使用plot编辑工具对点进行清理，如图3.10所示。清理过程包括(1)删除不需要的点，(2)压缩曲线，(3)确保曲线单调递减，(4)重新采样以消除间隙或过采样。

2.4 模型校准

一旦在模型校准数据列表中添加了足够的曲线，模型校准选项就变得可选了(图3.11)。单击Launch identification按钮以启动识别过程。识别完成后，将显示模型校准曲线(1)以及计算出的OCV(2)和电阻(3)参数。曲线的数量将取决于选择的类型（以及有没有温度相关性）。

可以通过更改生成列表中使用的SOC断点数量或更改生成的SOC范围来定制输出文件。

2.5 统计

在数据辨识的最后，可以显示模型辨识获取的曲线与仿真结果之间的比较：

您也可以检查实验测量结果和识别的模型结果之间的差异。可以提供绝对误差和相对误差两种展示模式。在下图中可以直观地看到瞬时绝对误差（图3.13）和绝对误差分布（图3.14）。

2.6 更多

关于本例 15_battery_datasheet_tool_validation.ame 以及更多电池数据表导入工具的功能和信息会在线上给出。

3.电池识别助手

电池的高级等效电路模型需要电池的物理参数和相关变量的信息。为获得这些信息，ESS库建立了一个电池参数辨识工具使用户能够从实验数据中得到参数列表，以下是该工具的使用方法。

3.1 识别演练

3.1.1 启动

电池识别助手这一工具对于电池单体和电池包的高级等效电路模型都适用：ESSBATCA01/02/03和ESSBATPA01/02/03。为了启动该工具，单击子模型的参数视图（Parameter view）。

3.1.2 数据导入

首先，电池识别助手的项目管理界面会引导用户进行以下三个步骤：

加载实验数据。如果可能的话，转换成正确的格式。
输入实验工况的基本设置信息。
出现一个摘要，最终电池识别助手的界面启动。

3.1.3 模式设置

参数识别界面如图3.17所示。在设置模式(1)中，可以修改实验数据的基本信息(2)；必须选取用于参数识别的实验数据部分(3)；选取用于模型的结果验证部分(4)。

3.1.4 识别模式

参数辨识包括以下三个步骤：

首先识别开路电压（OCV），开路电压是电池在无电流**（注：其实一般是极小的电流，如0.02C下的端电压近似，或者在某一个SOC下静置取得的对应电压点连线而成）**时测得的稳态电压。
然后对应每个脉冲计算欧姆内阻，认为欧姆内阻会导致电流下降沿对应的电压变化。
前两个步骤可以得到一个包含开路电压和欧姆内阻的简单电池模型，为了考虑扩散引起的电池低频动态变化，必须执行第三步：
对每个脉冲进行曲线拟合，计算扩散相关参数。最后一步可能需要几个小时，具体时间取决于脉冲的数量。

3.1.5 验证模式

在每个参数辨识步骤之后都能生成数据图表供用户直观的检查结果。

用户也可以检查实验测量结果和参数辨识模型结果之间的差异，识别精度展示部分提供了以下信息。

3.1.6 更多

关于案例（02_UsingBattery_Assistant.ame）的更多功能和信息可以在在线演示文档中找到。

3.2 增加温度信息

可以将温度信息添加到要参数辨识的模型中。在前面的章节中，描述了辨识单一或恒定温度值下电池参数的过程。如果对多个不同的温度进行多个辨识的过程，则可以通过项目管理界面合并其输出数据。

可兼容的项目添加到项目列表后可以被合并。为了兼容，必须对应相同的电池、相同的识别步骤，只有温度是不同的。

设置完毕后将在用户目录中产生一系列的新表格，以温度为坐标轴之一可以用这些新表数据画出电池性能变化的图像。

3.3 RC转换

RC转换能够更容易的观察电池的扩散现象。利用内阻和时间常数可以自动计算RC循环的参数。启动该工具，单击子模型参数视图中的图标（图3.22）或右键单击部件的APPs子菜单下的Transform into RC。

该工具如图3.24所示。它显示用于RC转换的参数，如果使用数据文件，还可以选择一个文件夹目录来存储新数据。

总结

提示：以上内容对应目录的：