基于Matlab/Simulink建立一种Thevenin/RC电池模块仿真模型

本文以锂电池数学模型为基础，在Matlab/Simulink的仿真系统中，建立了一种Thevenin/RC电池模块仿真模型，通过实际工况试验，测试精度在允许误差范围内，为电池SOC/SOH研究提供了极大的参考价值。

1、等效电路模型参数辨识

锂电池在充放电结束后，端电压会迅速上升并逐渐趋向于一个稳定值，我们称之为锂电池的回弹特性。Thevenin/RC网络结构的工作特性通常满足回弹特性的特征，我们常用电池回弹阶段的电压、电流数据对Thevenin/RC模型进行参数辨识。

为辨识Thevenin/RC模型参数，需要获取电池在不同SOC状态下的电压回弹数据。首先采用恒流恒压的方法将电池充满，然后以1C的放电电流将电池SOC放至为0.9→0.1，得到每个时刻的电压回弹曲线。

具体的递推过程可以参考文献。（Schweighofer B , Raab K M , Brasseur G . Modeling of high power automotive batteries by the use of an automated test system[J]. IEEE Transactions on Instrumentation & Measurement, 2003, 52(4):1087-1091.）

最后，将每个SOC时刻的电压回弹数据进行拟合，可以得到电池模型参数随SOC的变化情况。

SOC = [0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1];
OCV_charge = [2.59 3.22 3.26 3.3 3.3 3.31 3.31 3.32 3.34 3.34 3.47];
OCV_discharge = [2.66 3.19 3.23 3.26 3.28 3.28 3.29 3.3 3.33 3.33 3.4];
R0_charge = [0.0306 0.0123 0.0126 0.012 0.0117 0.012 0.0117 0.0123 0.012 0.0144 0.0207];
R0_discharge = [0.0771 0.0168 0.0135 0.0123 0.0117 0.0123 0.0117 0.012 0.0117 0.0114 0.012];
R1_charge = [0.032155 0.008199 0.004763 0.004183 0.00348 0.003242 0.003193 0.003006 0.003091 0.003062 0.003062];
R1_discharge = [0.032155 0.008199 0.004763 0.004183 0.00348 0.003242 0.003193 0.003006 0.003091 0.003062 0.003062];
C1_discharge = [54.148429 21.802633 25.586141 30.914925 26.854337 32.525752 40.18035 1.503165 44.76751 43.347833 43.347833];
C1_charge = C1_discharge;

当然，你们可以参考我的方法，通过拟合方法计算出不同SOC数值下对应的阻抗系数。

2、电池Simulink模型建立

模型包括：SOC计算模块、模型参数辨识模块和端电压计算模块。

2.1、SOC计算模块

2.2、模型参数辨识模块（以R0为例）

2.3、端电压计算模块

2.4、封装模块

3、试验验证

由仿真结果可知，所建立的电池模型适用于电池BMS系统开发，具有很高的精度和实时性。

结论：不管是Thevenin模型，还是二阶RC模型都能很好的反应电池的特性，适用于BMS系统。如果通过最小二乘法对电池模型辨识出现问题时，电池静置回弹电压的测试方法也是一个很好的选择！