SOH Estimator

성능 상태 추정기

R2022b 이후

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라이브러리:
Simscape / Battery / BMS / Estimators

설명

SOH Estimator 블록은 배터리의 SOH(성능 상태)를 계산하는 추정기를 구현합니다. SOH는 이상적인 상태를 기준으로 배터리의 상대적인 현재 상태를 나타냅니다. 상태의 변화는 배터리의 용량과 전력이 시간이 지남에 따라 손실됨을 의미합니다.

이 블록은 단정밀도 부동소수점 시뮬레이션과 배정밀도 부동소수점 시뮬레이션을 지원합니다.

참고

단정밀도 부동소수점 시뮬레이션을 사용하려면 모든 입력과 파라미터의 데이터형이 single형이어야 합니다.

다음 다이어그램은 블록의 구조를 보여줍니다.

방정식

단자 저항 R₀은 배터리 에이징의 중요한 지표입니다. SOC Estimator (Adaptive Kalman Filter) 블록을 사용하여 단자 저항을 추정할 수 있습니다. SOH Estimator 블록은 다음과 같이 단자 저항 R₀의 함수로 SOH를 계산합니다.

$$SOH=\frac{R_{\text{EOL}}-R_0}{R_{\text{EOL}}-R_{0,\text{new}}}$$

여기서 R_EOL은 수명 종료 시점의 저항이고, R_0,new는 새 배터리일 때의 단자 저항입니다.

예제

배터리 성능 상태 추정

이 예제에서는 적응형 칼만 필터를 사용하여 배터리 내부 저항과 성능 상태(SOH)를 추정하는 방법을 보여줍니다. 배터리의 초기 충전 상태(SOC)는 0.6입니다. 추정기는 SOC 초기 조건으로 0.65를 사용합니다. 배터리는 10시간 동안 계속 충전되고 방전됩니다. 무향 칼만 필터 추정기는 SOC의 실제 값으로 수렴하는 동시에 내부 저항도 추정합니다. 다른 칼만 필터 구현을 사용하려면 SOC Estimator(Kalman Filter) 블록에서 필터 유형 파라미터를 원하는 값으로 설정합니다.

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포트

입력

SOC — 배터리의 충전 상태, 단위 없음

스칼라 | 벡터

배터리의 충전 상태로, 스칼라로 지정되거나 범위 [0, 1] 내의 요소로 구성된 벡터로 지정됩니다. 이 입력 포트의 크기는 온도 입력 포트 및 R0 입력 포트의 크기와 같아야 합니다.

Temperature — 셀 온도(단위: kelvin 또는 섭씨)

스칼라 | 벡터

배터리 셀의 온도(단위: kelvin 또는 섭씨)로, 단일 셀의 경우 스칼라로 지정되고 여러 셀의 경우 벡터로 지정됩니다. 이 입력 포트의 크기는 SOC 입력 포트 및 R0 입력 포트의 크기와 같아야 합니다.

R0 — 단자 저항, 옴

스칼라 | 벡터

단자 저항(단위: 옴)으로, 단일 셀의 경우 스칼라로 지정되고 여러 셀의 경우 벡터로 지정됩니다. 이 입력 포트의 크기는 SOC 입력 포트 및 온도 입력 포트의 크기와 같아야 합니다.

출력

SOH — 배터리의 성능 상태, 단위 없음

스칼라 | 벡터

배터리의 성능 상태로, 스칼라로 반환되거나 범위 [0, 1] 내의 요소로 구성된 벡터로 반환됩니다. 이 출력 포트의 크기는 입력 포트에서 벡터의 크기와 같습니다.

파라미터

충전 상태 값으로 구성된 벡터, SOC(-) — SOC 절점

[0, .1, .25, .5, .75, .9, 1] (디폴트 값) | 0에서 1 사이의 음수가 아닌 스칼라로 구성된 벡터

SOC 절점으로 구성된 벡터로, 룩업 데이터로 지정된 점들이 정의됩니다. 이 벡터는 순오름차순이어야 합니다.

온도로 구성된 벡터, T — 온도 절점

[278, 293, 313] (디폴트 값) | 양의 스칼라로 구성된 벡터

온도 절점으로 구성된 벡터로, 룩업 데이터로 지정된 점들이 정의됩니다. 이 벡터는 순오름차순이고 0 K보다 커야 합니다. 이 파라미터의 물리 단위는 온도 입력 포트의 물리 단위와 같아야 합니다.

새 배터리 셀일 때의 단자 저항, R0new(SOC,T), (옴) — 새 배터리 셀일 때의 단자 저항

[.0117, .0085, .009; .011, .0085, .009; .0114, .0087, .0092; .0107, .0082, .0088; .0107, .0083, .0091; .0113, .0085, .0089; .0116, .0085, .0089] (디폴트 값) | 음수가 아닌 스칼라로 구성된 행렬

새 배터리 셀일 때의 단자 저항(단위: 옴)입니다. 이 행렬의 행 개수는 충전 상태 값으로 구성된 벡터, SOC(-) 파라미터의 크기와 같습니다. 이 행렬의 열 개수는 온도로 구성된 벡터, T 파라미터의 크기와 같습니다.

수명 종료 시 단자 저항, R0eol(SOC,T), (옴) — 수명 종료 시 단자 저항

[.0234,.017,.018;.022,.017,.018;.0228,.0174,.0184;.0214,.0164,.0176;.0214,.0166,.0182;.0226,.017,.0178;.0232,.017,.0178] (디폴트 값) | 음수가 아닌 스칼라로 구성된 행렬

배터리가 수명 종료 시점일 때의 단자 저항(단위: 옴)입니다. 이 행렬의 행 개수는 충전 상태 값으로 구성된 벡터, SOC(-) 파라미터의 크기와 같습니다. 이 행렬의 열 개수는 온도로 구성된 벡터, T 파라미터의 크기와 같습니다.

알고리즘 데이터형 — 블록 알고리즘의 데이터형을 선택하는 옵션

상속: 자동 (디폴트 값) | double형 | single형 | <데이터형 표현식>

R2025a 이후

블록 알고리즘의 데이터형을 선택하는 옵션으로, 다음 값 중 하나로 지정됩니다.

• 상속: 자동 — 블록을 단정밀도 및 배정밀도 모두로 시뮬레이션할 수 있습니다. 입력과 파라미터를 single형이나 double형으로 명시적으로 제공해야 합니다.

• double형 — 블록 알고리즘이 모든 입력과 파라미터를 double 데이터형으로 형변환합니다.

• single형 — 블록 알고리즘이 모든 입력과 파라미터를 single 데이터형으로 형변환합니다.

• <데이터형 표현식> — 블록 알고리즘이 모든 입력과 파라미터를 지정한 데이터형 객체로 형변환합니다.

데이터형 도우미를 표시합니다 버튼 을 클릭하면 데이터형 특성을 설정하는 데 도움을 주는 데이터형 도우미가 표시됩니다. 자세한 내용은 Specify Data Types Using Data Type Assistant 항목과 Control Data Types of Signals 항목을 참조하십시오.

참고 문헌

[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.

확장 기능

C/C++ 코드 생성
Simulink® Coder™를 사용하여 C 코드나 C++ 코드를 생성할 수 있습니다.

버전 내역

R2022b에 개발됨

R2025a: 알고리즘 데이터형 파라미터를 사용하여 단정밀도 부동소수점 시뮬레이션과 배정밀도 부동소수점 시뮬레이션 간 전환

이제 알고리즘 데이터형 파라미터를 사용하여 블록 알고리즘의 단정밀도 부동소수점 시뮬레이션과 배정밀도 부동소수점 시뮬레이션 간에 쉽게 전환할 수 있습니다.

참고 항목

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