ECM Parameterfitting (2RC Versuch) aus Pulstest Simulation
Simulations-Setup
Pulstest Parameter
"Wahre" Batterie ECM Parameter (R0 + 2RC)
Messrauschen
Pulstest & Fitting Ergebnisse
Stromprofil
Spannungsantwort
Parametervergleich & Diagramme
Vergleicht 'wahre' 2RC-Parameter mit Parametern, die mittels eines 2RC-Modells durch vereinfachte Rastersuche gefittet wurden.
| Parameter | Wahrer Wert | Gefitteter Wert (2RC Versuch) |
|---|---|---|
| OCV (V) | -.-- | -.-- |
| R0 (mΩ) | -.-- | -.-- |
| R1 (mΩ) | -.-- | -.-- |
| Tau1 (s) | -.-- | -.-- |
| C1 (F) | -.-- | -.-- |
| R2 (mΩ) | -.-- | -.-- |
| Tau2 (s) | -.-- | -.-- |
| C2 (F) | -.-- | -.-- |
Wahres Modell (R0 + 2RC)
Gefittetes Modell (R0 + 2RC Versuch)
Systemübersicht
Diese Simulation demonstriert den Prozess der Anpassung eines 2RC-Ersatzschaltbildes (ECM) an Daten aus einem Lithium-Ionen-Batterie-Pulstest und hebt häufige Herausforderungen hervor.
- "Wahres" Batteriemodell: Simuliert unter Verwendung eines R0 + 2 RC-Paar-Modells mit benutzerdefinierten *wahren* Parametern.
- Pulstestsequenz: Standard-Doppelpulstest (Pause -> Entladen -> Pause -> Laden -> Pause).
- "Gemessene" Spannung: Wahre Spannung + steuerbares Gaußsches Rauschen.
- ECM-Fitting (2RC-Versuch):** Die Simulation versucht, ein R0 + 2 RC-Paar-Modell an die verrauschten Spannungsdaten während der *Pausenperioden* anzupassen. Dies ist deutlich komplexer als das Fitten von 1RC.
- Schätzung von OCV und R0 (wie zuvor).
- Durchführung einer **vereinfachten 2D-Gittersuche** über potenzielle schnelle (τ1) und langsame (τ2) Zeitkonstanten.
- Für jedes (τ1, τ2)-Paar wird die **lineare Methode der kleinsten Quadrate** verwendet, um die entsprechenden Amplituden (A1, A2) zu finden, die am besten zur Relaxationsspannung passen: `V(t) ≈ OCV + A1*exp(-t/τ1) + A2*exp(-t/τ2)`.
- Auswahl der (τ1, τ2, A1, A2)-Kombination, die den geringsten Gesamtfehler (RMSE) ergibt.
- Berechnung der gefitteten R1, C1, R2, C2 aus den besten A1, τ1, A2, τ2.
- Ergebnisse & Visualisierung:** Diagramme (Strom, Spannung[Wahr, Gemessen, Gefittet]), Tabelle mit Vergleich der Wahren vs. Gefitteten Parameter, Diagramme zur Visualisierung beider Schaltkreise mit Werten und RMSE des Fits.
- Gezeigte Hauptherausforderung:** Das Fitten von 2RC-Modellen ist empfindlich gegenüber Rauschen, Parameterkorrelation und der Wahl des Fitting-Algorithmus/Suchraums. Die hier verwendete vereinfachte Gittersuche findet möglicherweise nicht die global optimalen Parameter und kann ungenau sein, wenn Zeitkonstanten nahe beieinander liegen oder das Rauschen hoch ist. Dies verdeutlicht die Schwierigkeit, allein aus Pulstests eindeutige und zuverlässige Parameter zu erhalten, insbesondere für komplexe Modelle.
Experimentieren:** Variieren Sie die wahren Zeitkonstanten (nah vs. weit auseinander). Erhöhen Sie das Rauschen. Beobachten Sie, wie sich die *gefitteten* 2RC-Parameter ändern (oder nicht sinnvoll konvergieren) und wie der RMSE beeinflusst wird. Vergleichen Sie die blaue Linie 'Gefittete V (2RC)' mit der orangenen 'Gemessene V' - erfasst der 2RC-Fit die Relaxation besser als der vorherige 1RC-Versuch, auch wenn die Parameter nicht perfekt sind?