3.2.5 電池PNGV模型

美國汽車研究理事會（USCAR）在1993年宣布了新一代汽車合作伙伴計劃（the Part-nership for a New Generation of Vehicles，PNGV），該組織在2001年發表的《PNGV電池實驗手冊》中提出了PNGV標準等效電路模型，并且在2003年發表的《Freedom CAR功率輔助型混合電動車電池測試手冊》中提出了該模型參數辨識的標準方法。鋰電池的PNGV等效電路模型內部包含兩個電容和兩個電阻，這種電阻模型與RC等效電路模型相比多了一個電容，這種模型的特性是，考慮到了鋰電池的OCV在充放電過程中，電流隨著時間積累產生的誤差。PNGV等效電路模型內部包含開路電壓源U_OC、極化電阻R_p、極化電容C_p以及歐姆內阻R_o和電容C_b。由于該電路模型涵蓋了電池極化和歐姆內阻的特性，所以PNGV等效電路模型較為精準。

PNGV模型在Thevenin的基礎上增加了負載電流對電池OCV影響的考慮。在該模型中U_OC用來表示電池的理想開路電壓，C_b為電池電容（表示負載電流I_L累積引起的OCV變化），R_o為電池的歐姆內阻（經過的負載電流為I_L），R_p為電池的極化內阻（經過的極化電流為I_p），C_p為極化電容（表示負載電流I_L引起的極化電壓U_p變化）。PNGV模型等效電路如圖3-8所示。

圖3-8 PNGV模型

PNGV模型是一個典型的線性集總參數電路，可以用來預測電池在混合脈沖功率特性（HPPC）脈沖負載條件下的端電壓變化。電池端電壓為

電池放電時，電流對時間的累積引起SOC的變化，電池的開路電壓也跟著變化，體現在模型上就是電容上的電壓變化。電容的大小既表征了電池的容量，又表征了電池的直流響應，彌補了Thevenin模型的缺陷。為使得模型擬合出的曲線與真實電壓曲線匹配程度更高，改進型的PNGV模型增加了一組RC電路，可以在曲線擬合過程中實現更好的匹配程度。PNGV模型改進方法如圖3-9所示。

圖3-9 PNGV模型改進圖

電池端電壓為

為了更全面地表達電池外特性，還可以在上述典型電池模型的基礎上繼續優化，比如將自放電因素、滯回特性等都通過電路的形式表達出來，但這勢必會增加模型的復雜度和辨識難度。在具體應用中進行模型選擇和模型優化可以先采用典型模型進行參數辨識，再根據模型與實際的差異做出有針對性的改進。