如果對電池SOC建模，經常使用Simulink中的電池模塊。本期，我們將根據Matlab中的幫助文件，概述電池模塊的使用方法。Simulink中的電池模塊如下圖所示:
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雙擊電池模塊，出現參數設置界面:
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如果蓄電池充電容量參數選擇無窮大，模塊將蓄電池建模為串聯電阻器和恒壓源。如果為電池充電容量參數選擇有限，模塊會將電池模擬為壹個串聯電阻和壹個與充電相關的電壓源。在有限的情況下，電壓是電荷的函數，具有以下關系:
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其中SOC(充電狀態)是當前充電與額定電池容量的比率。V0是電池空載充滿電時的電壓，由額定電壓Vnom參數定義。β是常數。
2.電池衰減模型
對於電池充電容量有限的電池模型，可以根據放電循環次數對電池性能退化進行建模。這種退化被稱為電池退化。
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其中λAH是電池標稱容量的倍數。λR0是電池串聯電阻的倍數。λV1是電壓V1的乘數。n是完成放電循環的次數。N0是模擬開始前完成的完整放電周期數。AH是額定電池容量，單位為安培小時。I(t)是瞬時電池輸出電流。H(i(t))是瞬時電池輸出電流的亥維賽函數。如果參數為負，此函數返回0，如果參數為正，則返回1。
3.熱效應建模
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其中t是電池溫度。T1是標稱測量溫度。λV是V0的參數溫度相關系數。β的計算方法與電池型號相同。
內部串聯電阻、自放電電阻和任何充電動態電阻也是溫度的函數:
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其中，λR是參數溫度相關系數。
4.電池動力學模型
充電動態參數可用於模擬電池充電動態:
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無動態-等效電路不包括並聯RC部分。電池的端電壓和內部充電電壓之間沒有延遲。
壹個時間常數動態——等效電路包含壹個並聯RC元件。使用第壹個時間常數參數指定時間常數。
兩個時間常數動態——等效電路由兩個並聯的RC元件組成。使用第壹個時間常數和第二個時間常數參數指定時間常數。
三個時間常數動態——等效電路包含三個並聯的RC元件。使用第壹個時間常數、第二個時間常數和第三個時間常數參數指定時間常數。
四時間常數動態特性——等效電路由四個並聯的RC元件組成。使用第壹時間常數、第二時間常數、第三時間常數和第四時間常數參數指定時間常數。
五個時間常數動態——等效電路包含五個並聯的RC元件。使用第壹時間常數、第二時間常數、第三時間常數、第四時間常數和第五時間常數參數指定時間常數。
下圖顯示了兩個時間常數動力學的模型圖:
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RRC1和RRC2是並聯RC電阻。這些值分別使用第壹極化電阻和第二極化電阻參數來指定。
CRC1和CRC2是並聯的RC電容。時間常數τ使用關系C=τ/R來關聯R和C的值，使用第壹個時間常數和第二個時間常數參數來指定每個器件的τ。
R0是串聯電阻。使用內部電阻參數指定該值。
5.畫出電壓-電荷特性。
快速繪圖功能允許您可視化電池模型參數值的電壓-電荷特性。要畫特性圖，右擊模型中的電池模塊，選擇電氣>；基本特征。軟件根據模塊的參數值自動計算出壹組偏置條件，並打開壹個圖形窗口，其中包含模塊的空載電壓和荷電狀態(SOC)之間的關系。
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6.參數設置
標稱電壓，Vnom
電池充滿電時的空載電壓。
內電阻
電池內阻
電池充電容量
為電池充電容量建模選擇壹個選項:
無限-電池電壓與從電池中提取的電量無關。
Refine ——電池電壓隨著電量的降低而降低。
安培小時額定值
以安培小時為單位的最大(標稱)電池電量。
當充電為AH1時，電壓V1
當空電壓為V1時，充電水平為AH1時，電池的基本輸出電壓由充電參數AH1指定。
該參數必須小於標稱電壓Vnom。
空載電壓為V1時，充電AH1
充電參數為AH1時，電壓V1指定的空載輸出電壓對應的電池充電電平。
7.模擬
以12V的鉛酸電池型號為例，電池充放電型號如下圖所示:
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其中SOC計算代表安時積分法。模擬結果如下圖所示:
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因此，電池模型能很好地反映SOC的變化關系。
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