电动汽车用氢镍电池二阶RC模型的研究

电动汽车用氢镍电池二阶ＲＣ模型的研究

李

超１。商安娜：

（１．烟台大学文经学院电子信息与计算机科学系，山东烟台２６４００５；２．陕西理Ｔ学院电气工程系，陕西汉中７２１００３）

摘要：将二阶ＲＣ电路模型应用于电动汽车用氢镍电池，该模型用一个电阻和两组ＲＣ来模拟电池充放电过程中的动态特性。首先用快速法测出开路电压（ＤＣｖ’与荷电状态（ｓｏｃ）之间的关系曲线。其次用指数拟合法和极值法求出模型参数，最后将不同脉冲电流下取得的参数值取平均作为最终的模型参数。仿真结果表明了该模型的有效性和良好的动态跟踪性。

关键词：氢镍电池；荷电状态；电池模型；开路电压；指数拟合中图分类号：ＴＭ９１２．２

文献标识码：Ａ

文章编号：１００２—０８７

Ｘ（２０１１）０２—０１９鲫３

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２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎｉ－ＭＨ

在电动汽车中，准确估计电池的ＳＯＣ是电动汽车蓄电池能量管理系统良好运行的前提和关键。但是ＭＨ．Ｎｉ动力电池的ＳＯＣ不可以直接测量，因此要准确估算ＳＯＣ，必须建立良好的电池模型，并且通过电池的端电压、端电流和外壳温度来估算。因此建立准确的模型是提高ＳＯＣ估算精度的重要途径。

目前，电动汽车用电池模型种类很多。并且不同的划分标准会得到不同的分类。如文献［１］把在电动汽车仿真中经常使用的模型分为简化的电化学模型、等效电路模型、神经网络模型等；文献［２】则分为物理模型、经验模型、抽象模型及混合模型；文献［３】就电气模型进行了分类，总结并提出了自己的改进模型。上述文献中提到的模型要么太过简单，不能够较好地体现电池的动静态特性，要么过于复杂，精确度虽高但丁程上却难以实现，本文在考察现有电池等效模型的基础上，使用二阶ＲＣ电池模型。

本文以北京有色金属研究总院和天津和平海湾电源公司共同研制的８

Ａｈ、１．４Ｖ

ＭＨ—Ｎｉ动力电池模型的建立

良好的电池模型应具备以下特点：能够较好地体现电池

１．１二阶ＲＣ模型

的动静态特性；模型阶数不宜太高；易于工程实现。

为了充分描述电池的动态特性，同时使电池模型足够简单，本文选用简化的ＭａｓｓｉｍｏＣｅｒａｏｌｏ模型【４】。如图１所示，称

之为二阶ＲＣ模型。图中ｋ代表ＯＣＶ，它在相同温度下与电

池的ＳＯＣ有同定的函数关系；乓是电池的欧姆内阻；Ｒ，Ｇ用于模拟电池动态特性中表现出的短时间常数，即放电电压快速上升的过程；足、Ｃｉ用于模拟电池动态特性中表现出的长时间常数，即放电电压缓慢稳定的过程；足与Ｒ之和为电池的极化内阻。

Ｃ

ｃｌ

ＭＨ－Ｎｉ电池模块为研究对象，每组模

图１二阶ＲＣ电池模型

１．２

块由６个单体组成。本文中的数据均来自对该电池模块的充放电过程，每３Ｓ采一次数据。

’

ＯＣＶ与ＳｏＣ关系曲线的测取

在进行电池模型的验证、模型参数的辨识及电池ＳＯＣ的

收稿日期：２０１０－０８—２７

作者简介：李超（１９８扣）。女，山东省人。助教，硕士研究生。主要

研究方向为电动汽车用电池ＳＯＣ的计算，电动汽车电池管理系统。

求取过程中，都会牵扯到ＯＣＶ与ＳＯＣ关系曲线的测取。本文

万方数据

１９５

２０１１．２ＶＯＩ．３５Ｎｏ．２

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求般ｃ圮ｖ‘ｊ￥０Ｃ上系曲线的步骤｛”“ｈ、准电流０静Ｘ

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（３）在艘ｌａ时Ｒ舒＊处的ｍ大值点．址行曲线拟台，ｌ己为曲线２．

（４）最后，取曲线ｌ’曲线２的平均伉作为ＯＣＶ々ＳＯＣ之问的盖系ｌｌｌｌ线

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２模型验证

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为ｒ验证‘阶ＲＣ幢犁用ｆＭＨ－Ｎｉ电池时曲动盎性能我们分别用简单模型…一阶ＲＣ模Ⅷ０１手¨＝阶Ｒ【模』进行

仿真，仿真结果如圈４根据阿４（ａ）㈨）ｆｃ）的＂ｎ．锢容

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２

２纵捣玢证

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１

３模型参数的测取

卓Ｚ使用插数拟舟打法米拟合自池端电Ｋ对脉冲电流的

Ⅱ越ｍａｆｌａｂ仿真获得的模Ⅲ曲线，仿真时的槿删参数值见表

２。

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