3.2.7 改進的電池模型

PNGV和GNL等效電路模型都是在Thevenin模型基礎上，增加了表征電池容量和開路電壓變化的大電容C_b，來彌補Thevenin模型的缺陷，使得模型獲得了較好的模擬性能，能夠表現電池的暫態響應和穩態電壓、電流特性。但是這兩種模型在電池容量和運行時間以及開路電壓與SOC的非線性關系方面的模擬精度還是非常有限。為此提出了一種更加精確、直觀和通用的電池電氣模型，改進的電池等效電路模型如圖3-11所示。

圖3-11 改進的電池等效電路模型

圖3-11所示模型中，由恒壓源U_OC，0模擬電池的開路電壓，R_o模擬電池的歐姆內阻，C_dl和R_dl組成的RC并聯電路模擬電池的電化學極化效應，C_diff和R_diff組成的RC并聯電路模擬電池的濃差極化效應，一個恒流源I_loss模擬電池的自放電現象。電池的極化效應可分為歐姆極化、電化學極化和濃差極化。歐姆極化，對應電池歐姆內阻隨SOC及溫度的變化趨勢；電化學極化對應電池的電化學電容（也稱為雙電層電容，Double Layer Capacitance）和電化學電阻（也稱為雙電層電阻，Double Layer Resistance）隨SOC及溫度的變化趨勢；濃差極化對應電池的濃差電容（也稱為擴散電容C_diff，Diffusion Capacitance）和濃差電阻（也稱為擴散電阻R_diff，Diffusion Resistance）隨SOC及溫度的變化趨勢。

改進的電池模型去掉了表征電池容量的大電容，改為通過測試電池實驗數據來進行在線標定。顯然，電池的容量直接決定了電池極化效應的各個參數，這種方法在簡化模型結構和減少計算量的同時，并不降低模型的計算精度。模型中的各個參數除了自放電電流之外，均是SOC和溫度的函數，模型中認為自放電電流只是溫度的函數。模型主要通過標定特定SOC和溫度點的各項參數，然后使用MATLAB的插值算法來實現整個SOC和溫度范圍內的電池參數計算。這樣做的好處是既可以保證較好的模型精度又可以減少模型的計算量，但是此種做法針對每一批新電池必須重新進行一次完全的電池實驗。目前，即使是同一廠家生產的不同批次的電池，其參數差別還是比較大的，所以新批次電池的特性參數必須經過重新測試方能使用。因此，模型的可移植性成為非重點考慮的內容。