基于MATLAB 擬合工具箱的電池剩余放電時間預(yù)測模型

陳 溥 楊 貺

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545616）

1 前言

隨著經(jīng)濟的快速增長，汽車使用量的不斷增加，汽車啟動電池的需求量不斷加大，鉛酸電池的市場需求量隨之劇增。國家加大通信基站建設(shè)的力度，通信電源方面的需求也將面臨新一輪的增長，此外由于我國正大力發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，儲能用鉛酸電池也將有較強的市場需求，企業(yè)對鉛酸電池的開發(fā)不斷加大[1]。在鉛酸電池以恒定電流強度放電過程中，電壓隨放電時間單調(diào)下降，直到額定的最低保護電壓，電池在當前負荷下還能供電多長時間，是一項非常重要的信息，可以指導(dǎo)使用人員或企業(yè)在即將斷電或停電前做好預(yù)防措施，減少因斷電帶來的麻煩和經(jīng)濟損失，因此對電池剩余放電時間的預(yù)測就變得極為重要。

2 模型的建立與求解

將采樣數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB[2-3]，在擬合工具箱中分別選用多項式、指數(shù)、高斯擬合得到各恒定電流（20A-100A）下的放電曲線擬合圖如圖1～9 所示。

圖1 20A 擬合圖

MATLAB 輸出的三種方法的各項評判指標見下表1（這里以20A 為例）。

表1

綜合考慮各指標評判標準（SSE、RMSE 越接近0 越好，R-square、AdjustedR-square 越接近1 越好），最終選擇了四階多項式擬合方法，得到各電流強度下的放電（電壓U和時間T）模型如下：

3 模型的檢驗

根據(jù)下面的公式（ti為預(yù)測模型計算所得的放電時間，Ti為樣本放電時間）：

求得各恒定電流下預(yù)測模型的平均相對誤差如下表2所示。

表2

均在可接受范圍內(nèi)，表明擬合得到的預(yù)測模型精度較好，模型有效。

4 結(jié)語

根據(jù)預(yù)測模型，分別將電池當前電壓和額定的最低保護電壓代入模型，即可計算出相應(yīng)的放電時間，兩個放電時間的差值即為當前電壓下該電池的剩余放電時間。

圖2 30A 擬合圖

圖3 40A 擬合圖

圖4 50A 擬合圖

圖5 60A 擬合圖

圖6 70A 擬合圖

圖7 80A 擬合圖

圖8 90A 擬合圖

圖9 100A 擬合圖

在鉛酸電池的生產(chǎn)中，可以根據(jù)本文建立的剩余放電時間預(yù)測模型在電池中加入電壓報警裝置，當電池剩余放電時間即將用完時可以通過發(fā)出警報提醒使用人員或企業(yè)做好預(yù)防措施，從而減少因斷電帶來的麻煩和經(jīng)濟損失。