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データからのバッテリー パラメーターの抽出

この例では、さまざまな温度にわたって定義されたデータを近似するための、Battery ブロックのパラメーターの最適化を示します。MATLAB® 最適化関数 fminsearch を使用します。Simscape™ Electrical™ モデルに対するこの種のパラメーター近似の実行に使用可能なその他の製品には、Optimization Toolbox™ や Simulink® Design Optimization™ があります。これらの製品は、GUI またはコマンド ライン アプローチを使用してブロックの操作と解析を行うための、事前定義された関数を提供します。

手法

4 ステップの手順を使用して、Battery の出力電圧曲線をデータに近似します。

  1. Battery の [メイン] ダイアログ タブのパラメーターを最適化します。

  2. Battery の [ダイナミクス] ダイアログ タブのパラメーターを最適化します。

  3. Battery の [温度依存性] ダイアログ タブで、定格電圧と内部抵抗を最適化します。

  4. Battery の [温度依存性] ダイアログ タブで、温度依存の電荷ダイナミクスのパラメーターを最適化します。

データとブロックのセットアップ

Battery データは、MATLAB データ ファイル BatteryParameterizationData.mat に構造体の配列として保存されています。各構造体には、v (電圧)、i (電流)、t (時間)、SOC0 (最初の SOC) および T (温度) の 5 つのフィールドが含まれています。スコープは、出力電圧を構造体データ out.Vo.signals.values として保存します。

初期パラメーター指定

fminsearch の開始値は、Battery ブロックの既定値とデータシートの値の組み合わせを使用して推定できます。

最適化前のパラメーターと初期値のリスト

	 Vnom =   3.6
	   R1 = 0.045
	   AH =   2.7
	   V1 =   3.4
	  AH1 =   1.4
	  Rp1 = 0.006
	 tau1 =   200
	Vnom_T2 =   3.8
	R1_T2 = 0.055
	V1_T2 =   3.6
	Rp1_T2 = 0.006
	tau1_T2 =   200

fminsearch は関数の局所的最小値を特定する、制約なしの非線形オプティマイザーであるため、初期推定値を変更すると解のセットが変わります。

初期パラメーターを使用した、Battery の出力に対するデータのプロット

単一のセルの Battery モデルを読み込み、パラメーターを設定します。

誤差の二乗和の計算

BatteryParameterizationCostFunction は、fminsearch で最小化される関数です。この関数は、Battery の出力電圧とデータの差に対する誤差の二乗和を返します。fminsearch によって無効なパラメーター値が供給された場合、catch ステートメントは、誤差として大きな値を返します。

電荷ダイナミクスなしの [メイン] タブ ダイアログのパラメーターの最適化 (手順 1)

Optimized parameters for the battery main dialog tab are:
	 Vnom =   3.6999
	   R1 = 0.050299
	   AH =   2.6033
	   V1 =   3.5265
	  AH1 =      1.4

電荷ダイナミクス パラメーターの最適化 (手順 2)

Optimized parameters for the Battery, including charge dynamics, are:
	 Vnom =    3.699931
	   R1 =  0.05019736
	   AH =    2.603326
	   V1 =    3.526493
	  AH1 =         1.4
	  Rp1 = 0.005029392
	 tau1 =     109.691

温度依存のパラメーターの最適化 (手順 3)

Optimized temperature dependent parameters for the Battery are:
	Vnom_T2 =   3.9003
	R1_T2 = 0.081404
	V1_T2 =   3.8133

2 つ目の温度用の電荷ダイナミクス パラメーターの最適化 (手順 4)

Optimized temperature dependent parameters for the Battery, including charge dynamics, are:
	Vnom_T2 =    3.900266
	R1_T2 =  0.07979468
	V1_T2 =    3.813256
	Rp1_T2 = 0.007920818
	tau1_T2 =    160.2999

最適化された曲線の表示

動的電流サイクルを使用した検証