新能源Leader|基于等效电路的动力电池模型分析( 二 )


新能源Leader|基于等效电路的动力电池模型分析
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下图为B制度下电池在一个使用周期(一周)内的电流、电压和SoC变化 , 电池在每天结束后充满电(90%SoC) , 电池的使用SoC范围为25%-90% , 电池的电流范围为-2C至2C , 电压范围为3.6V-4.2V ,
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电池在工作日内的SoC、电流和电压的变化如下图所示
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电池在周末的SoC、电流和电压如下图所示
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常规的等效电路模型一般包含一个电压源、一个电阻和一个RC并联组件 , 为了提高仿真的精度 , 我们可以增加RC并联组件的数量 , 但是RC组件数量的增加则会引起计算复杂程度的增加 。 在下图中作者分别采用含有1-5个RC并联组件的等效电路进行了模拟测试 , 从模拟结果可以看到只有一个RC并联组件时模拟的准确度较差 , 而含有2-5个RC并联组件的等效电路则模拟准确度较好 。
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下图为分别采用不同数量的RC并联组件后的等效电路在模拟不同衰降阶段的电池在1C脉冲充电后 , 静置过程中电压变化的结果 。 从图中我们能够看到 , 为了更加准确的模拟电池的电压特性 , 我们至少需要3个RC并联组件 , 同时我们还注意到寿命末期时为了准确的模拟电池的电压特性 , 我们需要更为复杂的等效电路 。
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下图为具有3个并联组件的等效电路模型
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作者采用Simscape功能对上述模型进行描述 , 电池在工作过程中SoC会一直发生变化 , 因此作者在模型中加入了基于SoC搜索R0值的数据表 。
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脉冲特性主要包括脉冲充放电的频率和静置时间(如下图所示) , 这些数据可以用来计算RC并联模块的数值 。
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下图为一个简单的1个RC并联模块对于电池输出电压的影响 。
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在对等效电路中的相关参数的计算时 , 首先需要识别测试数据中的多脉冲充放电和静置数据 , 作者在这里主要是根据电池电流的变化对电池这些转变点进行识别(如下图所示) 。
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完成数据识别后需要首先对电路的初始参数进行计算 , 这里作者主要是根据每次脉冲-静置转变时电压电流的变化值作为输入进行计算 。 在进行计算过程中作者假设静置过程中所有的元器件的特性是固定的 , 电源的电压接近在该SoC状态下的开路电压 。
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