SOH Estimator

健康状态估计器

自 R2022b 起

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库:
Simscape / Battery / BMS / Estimators

描述

SOH Estimator 模块实现了一个估计器，用于计算电池的健康状态 (SOH)。SOH 反映了电池相对于其理想状态的当前状态。电池性能随时间推移逐渐衰退，这意味着其容量和功率会逐渐降低。

此模块支持单精度和双精度浮点仿真。

注意

要启用单精度浮点仿真，所有输入和参数的数据类型必须为 single。

下图显示了模块的结构：

方程

端电阻 R₀ 是电池老化程度的重要指标。您可以使用 SOC Estimator (Adaptive Kalman Filter) 模块来估计端电阻。SOH Estimator 模块通过端电阻 R₀:

$S O H = \frac{R_{EOL} - R_{0}}{R_{EOL} - R_{0, new}}$

计算 SOH，其中 R_EOL 为寿命终点电阻，R_0,new 为电池全新时的端电阻。

示例

电池健康状态估计

此示例说明了如何使用自适应卡尔曼滤波器估计电池的内阻和健康状态 (SOH)。电池的初始荷电状态 (SOC) 为 0.6。估计器使用初始条件，其中 SOC 等于 0.65。电池持续充电和放电 10 小时。无香卡尔曼滤波器估计器在估计内阻的同时，还收敛到 SOC 的实际值。要使用不同的卡尔曼滤波器实现，在 SOC Estimator (Kalman Filter) 模块中，将滤波器类型参数设置为所需值。

打开模型

端口

输入

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SOC — 电池荷电状态，无量纲
标量 | 向量

电池的荷电状态，以标量或向量形式表示，其元素取值范围为 [0, 1]。此输入端口的大小必须与温度和 R0 输入端口的大小相同。

Temperature — 电芯温度
标量 | 向量

电池电芯的温度，以标量形式表示单个电芯，以向量形式表示多个电芯。此输入端口的大小必须与 SOC 和 R0 输入端口的大小相同。

R0 — 端电阻，ohm
标量 | 向量

端电阻，以标量形式指定单个电芯，或以向量形式指定多个电芯。此输入端口的大小必须与 SOC 和温度输入端口的大小相同。

输出

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SOH — 电池健康状态
标量 | 向量

电池健康状态，返回值为标量或 [0, 1] 范围内的条目向量。该输出端口的大小等于输入端口上的向量的大小。

参数

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荷电状态值向量，SOC (-) — SOC 断点
`[0, .1, .25, .5, .75, .9, 1]` (默认) | 在 `0` 和 `1` 之间的非负标量向量

SOC 断点向量，用于定义指定查找数据的点。该向量必须严格按照升序排列。

温度向量，T — 温度断点
`[278, 293, 313]` (默认) | 正标量的向量

温度断点向量，用于定义您指定查找数据的点。该向量必须严格递增且大于 0 K。此参数的物理单位必须与温度输入端口的物理单位一致。

新电池电芯的端电阻，R0new(SOC,T)，(ohm) — 电池电芯为全新状态时的端电阻
`[.0117, .0085, .009; .011, .0085, .009; .0114, .0087, .0092; .0107, .0082, .0088; .0107, .0083, .0091; .0113, .0085, .0089; .0116, .0085, .0089]` (默认) | 非负标量的矩阵

电池电芯全新时的端电阻，单位为欧姆。该矩阵的行数等于荷电状态值向量，SOC (-) 参数的大小。该矩阵的列数等于温度向量，T 参数的大小。

寿命终止时的端电阻，R0eol(SOC,T)，(ohm) — 寿命终止时的端电阻
`[.0234,.017,.018;.022,.017,.018;.0228,.0174,.0184;.0214,.0164,.0176;.0214,.0166,.0182;.0226,.017,.0178;.0232,.017,.0178]` (默认) | 非负标量矩阵

电池寿命终止时的端电阻，单位为欧姆。该矩阵的行数等于荷电状态值向量，SOC (-) 参数的大小。该矩阵的列数等于温度向量，T 参数的大小。

算法数据类型 — 为模块算法选择数据类型的选项
继承: 自动 (默认) | double | single | <数据类型表达式>

自 R2025a 起

选择模块算法的数据类型的选项，指定为以下值之一：

继承: 自动 - 您可以采用 single 和 double 两种精度仿真模块。您必须以 single 或 double 的形式明确提供输入和参数。
double - 模块算法将所有输入和参数转换为 double 数据类型。
single - 模块算法将所有输入和参数转换为 single 数据类型。
<数据类型表达式> - 模块算法将所有输入和参数转换为您指定的数据类型对象。

点击显示数据类型助手按钮以显示数据类型助手，它可以帮助您设置数据类型属性。有关详细信息，请参阅使用数据类型助手指定数据类型和控制信号的数据类型。

参考

[1] Noura, Nassim, Loïc Boulon, and Samir Jemeï. “A Review of Battery State of Health Estimation Methods: Hybrid Electric Vehicle Challenges.” World Electric Vehicle Journal 11, no. 4 (October 16, 2020): 66. https://doi.org/10.3390/wevj11040066.

扩展功能

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C/C++ 代码生成
使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

版本历史记录

在 R2022b 中推出

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R2025a: 使用算法数据类型参数在单精度和双精度浮点仿真之间切换

现在，您可以使用算法数据类型参数轻松地在模块算法的单精度和双精度浮点仿真之间切换。

另请参阅

SOC Estimator (Adaptive Kalman Filter) | SOC Estimator (Coulomb Counting) | SOC Estimator (Coulomb Counting, Variable Capacity) | SOC Estimator (Kalman Filter) | Battery Power Estimator

SOH Estimator

描述

方程

示例

电池健康状态估计

端口

输入

SOC — 电池荷电状态，无量纲 标量 | 向量

Temperature — 电芯温度 标量 | 向量

R0 — 端电阻，ohm 标量 | 向量

输出

SOH — 电池健康状态 标量 | 向量

参数

荷电状态值向量，SOC (-) — SOC 断点 [0, .1, .25, .5, .75, .9, 1] (默认) | 在 0 和 1 之间的非负标量向量

温度向量，T — 温度断点 [278, 293, 313] (默认) | 正标量的向量

新电池电芯的端电阻，R0new(SOC,T)，(ohm) — 电池电芯为全新状态时的端电阻 [.0117, .0085, .009; .011, .0085, .009; .0114, .0087, .0092; .0107, .0082, .0088; .0107, .0083, .0091; .0113, .0085, .0089; .0116, .0085, .0089] (默认) | 非负标量的矩阵

寿命终止时的端电阻，R0eol(SOC,T)，(ohm) — 寿命终止时的端电阻 [.0234,.017,.018;.022,.017,.018;.0228,.0174,.0184;.0214,.0164,.0176;.0214,.0166,.0182;.0226,.017,.0178;.0232,.017,.0178] (默认) | 非负标量矩阵

算法数据类型 — 为模块算法选择数据类型的选项 继承: 自动 (默认) | double | single | <数据类型表达式>

参考

扩展功能

C/C++ 代码生成 使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

版本历史记录

R2025a: 使用算法数据类型参数在单精度和双精度浮点仿真之间切换

另请参阅

SOC — 电池荷电状态，无量纲
标量 | 向量

Temperature — 电芯温度
标量 | 向量

R0 — 端电阻，ohm
标量 | 向量

SOH — 电池健康状态
标量 | 向量

荷电状态值向量，SOC (-) — SOC 断点
`[0, .1, .25, .5, .75, .9, 1]` (默认) | 在 `0` 和 `1` 之间的非负标量向量

温度向量，T — 温度断点
`[278, 293, 313]` (默认) | 正标量的向量

新电池电芯的端电阻，R0new(SOC,T)，(ohm) — 电池电芯为全新状态时的端电阻
`[.0117, .0085, .009; .011, .0085, .009; .0114, .0087, .0092; .0107, .0082, .0088; .0107, .0083, .0091; .0113, .0085, .0089; .0116, .0085, .0089]` (默认) | 非负标量的矩阵

寿命终止时的端电阻，R0eol(SOC,T)，(ohm) — 寿命终止时的端电阻
`[.0234,.017,.018;.022,.017,.018;.0228,.0174,.0184;.0214,.0164,.0176;.0214,.0166,.0182;.0226,.017,.0178;.0232,.017,.0178]` (默认) | 非负标量矩阵

算法数据类型 — 为模块算法选择数据类型的选项
继承: 自动 (默认) | double | single | <数据类型表达式>

C/C++ 代码生成
使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。