動(dòng)力電池模型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電路模型技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種動(dòng)力電池模型。
【背景技術(shù)】
[0002]HIL(hardware-1n-the_loop，硬件在環(huán))為現(xiàn)代汽車(chē)電子控制系統(tǒng)常用的測(cè)試設(shè)備，它通過(guò)模型來(lái)模擬電子控制系統(tǒng)真實(shí)的工作環(huán)境，包括車(chē)輛本體模型、駕駛員模型、道路環(huán)境模型等，對(duì)電子控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能進(jìn)行測(cè)試。在新能源汽車(chē)的本體模型中，動(dòng)力電池模型是最為關(guān)鍵的一部分，其模型精度及完善度是評(píng)價(jià)HIL測(cè)試系統(tǒng)的決定性因素。
[0003]目前，在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中常用的動(dòng)力電池模型為等效電路模型，等效電路模型包括內(nèi)阻等效電路模型和一階RC等效電路模型。內(nèi)阻等效電路模型通過(guò)一個(gè)理想電壓源來(lái)模擬動(dòng)力電池的電動(dòng)勢(shì)，使用一個(gè)電阻來(lái)模擬動(dòng)力電池工作時(shí)的內(nèi)部阻抗，參見(jiàn)圖1，現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的一種內(nèi)阻等效電路模型的原理示意圖，Uocv為動(dòng)力電池電動(dòng)勢(shì)，可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到或者查表得到，Rin為動(dòng)力電池內(nèi)阻，動(dòng)力電池內(nèi)阻的阻值為定值或通過(guò)查表得到，Vbat為動(dòng)力電池對(duì)外輸出電壓(可用設(shè)備測(cè)量)。由于內(nèi)阻等效電路模型只考慮到了動(dòng)力電池充放電過(guò)程中的歐姆阻抗，并沒(méi)有考慮到動(dòng)力電池內(nèi)部的極化阻抗，因此內(nèi)阻等效電路模型的精度較低。
[0004]一階RC等效電路模型在內(nèi)阻等效電路模型的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)RC電路來(lái)模擬動(dòng)力電池的極化阻抗，參見(jiàn)圖2，現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的一種一階RC等效電路模型的原理示意圖，由電感Rp和電容Cp組成的RC電路，其充放電過(guò)程可以模擬動(dòng)力電池在負(fù)載變化時(shí)的極化現(xiàn)象。
[0005]一階RC等效電路模型的精度雖然高于內(nèi)阻等效電路模型，但是其精度還不能滿足HIL系統(tǒng)要求，尤其在負(fù)載電流突變過(guò)程中，一階RC等效電路模型的仿真結(jié)果與真實(shí)電池相差較大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種動(dòng)力電池模型，以實(shí)現(xiàn)縮短仿真結(jié)果與真實(shí)電池的差距，滿足HIL系統(tǒng)的精度要求。
[0007]一種動(dòng)力電池模型，包括:
[0008]動(dòng)力電池電動(dòng)勢(shì)模塊；
[0009]動(dòng)力電池歐姆損耗模塊，所述動(dòng)力電池歐姆損耗模塊包括兩個(gè)分支，第一分支包括第一二極管和第一可調(diào)電阻，所述第一二極管的陽(yáng)極連接所述動(dòng)力電池電動(dòng)勢(shì)模塊的正極，所述第一二極管的陰極連接所述第一可調(diào)電阻的一端，所述第一可調(diào)電阻的另一端作為所述動(dòng)力電池歐姆損耗模塊的第一輸出端；第二分支包括第二二極管和第二可調(diào)電阻，所述第二二極管的陰極連接所述動(dòng)力電池電動(dòng)勢(shì)模塊的正極，所述第二二極管的陽(yáng)極連接所述第二可調(diào)電阻的一端，所述第二可調(diào)電阻的另一端作為所述動(dòng)力電池歐姆損耗模塊的第一輸入端；
[0010]用于模擬動(dòng)力電池在充放電過(guò)程中極化損耗的第一動(dòng)力電池極化損耗模塊，所述第一動(dòng)力電池極化損耗模塊包括兩個(gè)分支，每個(gè)分支至少包括串聯(lián)連接的兩個(gè)Re電路，每個(gè)RC電路由一個(gè)可變電容和一個(gè)可調(diào)電阻并聯(lián)組成，其中，第一分支連接所述動(dòng)力電池歐姆損耗模塊的第一輸出端，第二分支連接所述動(dòng)力電池歐姆損耗模塊的第一輸入端，所述第一分支和所述第二分支的公共端作為動(dòng)力電池模型的正輸出端；
[0011]用于模擬所述動(dòng)力電池在工作電流變化初期極化損耗的第二動(dòng)力電池極化損耗模塊，所述第二動(dòng)力電池極化損耗模塊包括并聯(lián)連接的第一電容和第一電阻，所述第一電容與所述第一電阻的第一公共端連接所述動(dòng)力電池電動(dòng)勢(shì)模塊的負(fù)極，所述第一電容和所述第二電阻的第二公共端作為所述動(dòng)力電池模型的負(fù)輸出端。
[0012]優(yōu)選的，還包括:
[0013]用來(lái)模擬所述動(dòng)力電池的后期極化損耗的第三動(dòng)力電池極化損耗模塊，所述第三動(dòng)力電池極化損耗模塊包括并聯(lián)連接的第二電容和第二電阻，所述第二電容和所述第二電阻的第一公共端連接所述第一電容和所述第二電阻的第二公共端，所述第二電容和所述第二電阻的第二公共端作為所述動(dòng)力電池模型的負(fù)輸出端。
[0014]優(yōu)選的，還包括:
[0015]用于模擬電池管理系統(tǒng)的電池均衡模塊，所述電池均衡模塊包括并聯(lián)的兩個(gè)分支，每個(gè)分支包括串聯(lián)連接的電流源和開(kāi)關(guān)，第一分支中第一電流源的正極和第二分支中第二電流源的負(fù)極的公共端連接所述動(dòng)力電池模型的正輸出端，所述第一分支中第一開(kāi)關(guān)的一端連接所述第一電流源的負(fù)極，所述第二分支中第二開(kāi)關(guān)的一端連接所述第二電流源的正極，所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)的公共端連接所述動(dòng)力電池模型的負(fù)輸出端。
[0016]優(yōu)選的，還包括:電池自放電損耗模塊；
[0017]所述電池自放電損耗模塊的輸入端與所述動(dòng)力電池電動(dòng)勢(shì)模塊的正極連接，所述電池自放電損耗模塊的輸出端與所述動(dòng)力電池電動(dòng)勢(shì)模塊的負(fù)極連接。
[0018]優(yōu)選的，所述電池自放電損耗模塊為電流源。
[0019]從上述的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型提供了一種動(dòng)力電池模型，包括動(dòng)力電池電動(dòng)勢(shì)模塊、動(dòng)力電池歐姆損耗模塊、第一動(dòng)力電池極化損耗模塊和第二動(dòng)力電池極化損耗模塊，第一動(dòng)力電池極化損耗模塊包括兩個(gè)分支，每個(gè)分支包括串聯(lián)連接的兩個(gè)RC電路，用于模擬動(dòng)力電池在充放電過(guò)程中極化損耗，第二動(dòng)力電池極化損耗模塊包括并聯(lián)連接的第一電容和第一電阻，也就是說(shuō)包括一個(gè)RC電路，用于模擬動(dòng)力電池在工作電流變化初期極化損耗。可以看出，本申請(qǐng)采用了多階RC等效電路模型對(duì)極化損耗產(chǎn)生的過(guò)程包括極化產(chǎn)生的初期和中期進(jìn)行了模擬，相比現(xiàn)有技術(shù)僅采用一階RC等效電路模型而言，本申請(qǐng)由動(dòng)力電池模型得到的仿真結(jié)果更接近真實(shí)電池的電壓和電流的變化，從而滿足了 HIL系統(tǒng)的精度要求。
【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的一種內(nèi)阻等效電路模型的原理示意圖；
[0022]圖2為現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的一種一階RC等效電路模型的原理示意圖；
[0023]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的一種動(dòng)力電池模型的原理示意圖；
[0024]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的另一種動(dòng)力電池模型的原理示意圖；
[0025]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的一種動(dòng)力電池在脈沖放電過(guò)程中的電壓和電流變化的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0027]本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)了一種動(dòng)力電池模型，以實(shí)現(xiàn)縮短仿真結(jié)果與真實(shí)電池的差距，滿足HIL系統(tǒng)的精度要求。
[0028]參見(jiàn)圖3，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種動(dòng)力電池模型的原理示意圖，包括:動(dòng)力電池電動(dòng)勢(shì)模塊11、動(dòng)力電池歐姆損耗模塊12、第一動(dòng)力電池極化損耗模塊13和第二動(dòng)力電池極化損耗模塊14 ；
[0029]其中，
[0030]動(dòng)力電池電動(dòng)勢(shì)模塊11采用一個(gè)可控的理想電壓源來(lái)模擬動(dòng)力電池的當(dāng)前電動(dòng)勢(shì)，理想電壓源的選取與動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)(STATE OF CHARGE，S0C)和溫度相關(guān)。
[0031]動(dòng)力電池歐姆損耗模塊12包括兩個(gè)分支，第一分支包括第一二極管Dl和第一可調(diào)電阻R1，第一二極管Dl的陽(yáng)極連接動(dòng)力電池電動(dòng)勢(shì)模塊11的正極，第一二極管Dl的陰極連接第一可調(diào)電阻Rl的一端，第一可調(diào)電阻Rl的另一端作為動(dòng)力電池歐姆損耗模塊12的第一輸出端；第二分支包括第二二極管D2和第二可調(diào)電阻R2，第二二極管D2的陰極連接動(dòng)力電池電動(dòng)勢(shì)模