3.2.7 改进的电池模型

PNGV和GNL等效电路模型都是在Thevenin模型基础上，增加了表征电池容量和开路电压变化的大电容C_b，来弥补Thevenin模型的缺陷，使得模型获得了较好的模拟性能，能够表现电池的暂态响应和稳态电压、电流特性。但是这两种模型在电池容量和运行时间以及开路电压与SOC的非线性关系方面的模拟精度还是非常有限。为此提出了一种更加精确、直观和通用的电池电气模型，改进的电池等效电路模型如图3-11所示。

图3-11 改进的电池等效电路模型

图3-11所示模型中，由恒压源U_OC，0模拟电池的开路电压，R_o模拟电池的欧姆内阻，C_dl和R_dl组成的RC并联电路模拟电池的电化学极化效应，C_diff和R_diff组成的RC并联电路模拟电池的浓差极化效应，一个恒流源I_loss模拟电池的自放电现象。电池的极化效应可分为欧姆极化、电化学极化和浓差极化。欧姆极化，对应电池欧姆内阻随SOC及温度的变化趋势；电化学极化对应电池的电化学电容（也称为双电层电容，Double Layer Capacitance）和电化学电阻（也称为双电层电阻，Double Layer Resistance）随SOC及温度的变化趋势；浓差极化对应电池的浓差电容（也称为扩散电容C_diff，Diffusion Capacitance）和浓差电阻（也称为扩散电阻R_diff，Diffusion Resistance）随SOC及温度的变化趋势。

改进的电池模型去掉了表征电池容量的大电容，改为通过测试电池实验数据来进行在线标定。显然，电池的容量直接决定了电池极化效应的各个参数，这种方法在简化模型结构和减少计算量的同时，并不降低模型的计算精度。模型中的各个参数除了自放电电流之外，均是SOC和温度的函数，模型中认为自放电电流只是温度的函数。模型主要通过标定特定SOC和温度点的各项参数，然后使用MATLAB的插值算法来实现整个SOC和温度范围内的电池参数计算。这样做的好处是既可以保证较好的模型精度又可以减少模型的计算量，但是此种做法针对每一批新电池必须重新进行一次完全的电池实验。目前，即使是同一厂家生产的不同批次的电池，其参数差别还是比较大的，所以新批次电池的特性参数必须经过重新测试方能使用。因此，模型的可移植性成为非重点考虑的内容。