电动汽车电池等效电路模型的分类和特点

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1、万方数据516电力与能源第32卷第6期2011年12月电动汽车电池等效电路模型的分类和特点贾玉健，解大，顾羽洁，艾芊，金之检，顾洁(上海交通大学国家能源智能电网(上海)研发中心，上海200240)摘要：电池是电动汽车的关键部件，对电动汽车的发展和设计有重大意义，同时电池接人电网进行充放电也会对电网带来诸多影响，因此有必要建立一个精确、直观的电池模型来进行系统的设计和仿真。分析了蓄电池模型的种类和特点，对电池的等效电路模型展开了讨论，详细介绍了PNGV模型和GNL模型的特点和局限，最后针对磷酸铁锂电池的特点和电动汽

2、车充电设施仿真的要求提出了一种改进的等效电路模型。该模型具有良好的模拟效果，可以适用于电动汽车研究以及配套能源供给设施建设中的仿真研究。关键词：电动汽车；电池模型；锂离子电池；等效电路模型；智能电网中图分类号：U461文献标志码：A文章编号：2095—1256(2011)06一0516～06ClassificationandCharacteristicsofEquivalentCircuitModelsforEV’sBatteryJiaYujian，XieDa，GuYujie，AiQian，JinZhijian，

3、GuJie·(SSGC，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai，200240，China)Abstract：Batteryisoneofthekeycomponentsofelectricvehicles，ithassignificantimportancetOEV’sdevelopmentanddesign．Inthemeanwhile。itbringsseveralproblemstOthegridwhencharged．Soit’snecessarytobuildaaceu-

4、rateandintuitivemodeltOconductsystemdesignandsimulation．Thispaperanalyseddifferentkindsofbatterymod-els，andcarriedoutdetaileddisscussonequivalent-circuitmodelsuchasPNGVandGNLmodel．Atlast，proposedaimprovedequivalentbatterymodelthatsatisfiedtheneedsofreserchonE

5、Vsandtheirpowersupplyfacilities．Thismodelcanprovideaccurateandintuitivesimulationresults，andhasbroadprospects．Keywords：Electricvehicles；batterymodels；Lithium-Ionbattery；equivalent—circuitmodel}SmartGrid电动汽车以其污染小、噪声低、能源效率高和能源来源多元化等优点备受青睬，成为现代汽车工业发展的方向之一[1]。电池是

6、电动汽车的关键部件，电池的性能对整车的动力性和燃料的经济性都有重大意义；电动汽车的电池接入电网进行充放电又会对电网带来很多影响[2]，因此研究电动汽车动力性能以及设计电动汽车充电设施，都需要一个精确的用于分析的模型。该模型应当既能表现电池充放电电压电流，又能表现电池容量与工作时间，还要能够用于电动汽车充放电的仿真[3‘、预测电池驱动不同负载时的工作时间[4]以及用于电池充放电的电力电子电路的设计口]。目前，蓄电池系统建模已经成为车载动力蓄电池管理系统研发的一个重要内容，世界各国的学者已经对这一问题做了广泛研究，开

7、发出了不同复杂程度和精确度的电池模型。本文将通过对电池模型的研究现状进行分析，比较各类模型的仿真效果，提出适用于模拟电动汽车的模型。1蓄电池模型分类蓄电池系统建模可以分为电化学模型、数学模型和电气模型。其中电化学模型可以反映电池内部反应机理及相关电池设计参数，用于优化电池结构设计，但是这类模型结构较为复杂，其参数受电池结构、材料、尺寸等具体因素影响，难以计算和确定，不适用于控制设计[7]。目前用于蓄电池的数学模型，通过经验公式和数学理方法虽然可以在系统设计中预测电池运行时间、效率、容量等系统层面的特性，但是由于数

8、学模型大多要进行很多的简化，往往仅适用于某些特定场合，并且有较大误差E83，结果也不能表现电池充放电电压电流等，因此不能用于电路设计仿真关键特性的分析中。电气模型使用电压源、电阻、电容组成电路，模拟电池的动态特性，更加直观方便使用，非常适合与电路万方数据贾玉健，等：电动汽车电池等效电路模型的分类和特点517结合进行仿真试验，精确度介于电化学模型和数学模型之间。电池电气模型