matlab 电池 均衡,简单五步实现 MATLAB/Simulink 锂电池建模

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2020-11-9 20:23 上传

锂电池是目前在各个能源密集型行业中用途广泛，例如新能源、电力微网、航空航天等。电池模型的建立对研究电池的特性、SOC(state-of-charge)估计、SOH(state-of-health)估计、BMS算法开发以及电池系统的快速实时仿真有重要的意义。

等效电路建模，由于其简单适用性，常常应用在在系统级仿真和控制算法设计过程中。通过实验数据采集、等效电路模型建立和数学优化技术，用相对简单的RC等效电路可以模拟一个电芯。若干电芯模型通过不同类型的并串联方法，形成电池包模型。在电池包模型内，也可加入热电效应仿真。

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在上图中，10 个电芯以 10S1P 的形式形成一个电池包(此处工具为 Simscape)。蓝色的线表示电线连接，橙色的表示热交换连接。在图中电芯之间的热交换形式为热对流。

电芯的模型为下图所示：R0 表示内阻，R1C1 表示一对 RC，左边的电压源表示开路电压(Em)。由于只有一对 RC，所以这是一阶等效电路。

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上图表明，通过在一个不断充放电的工况下的仿真，我们发现电芯 5 和电芯 6 有较高的温度，而电芯 1 和电芯 10 温度较低。原因是在串联结构中，位置处于中间的电芯散热较差，而处于边缘的电芯散热较好。

锂电池的型号多种多样，比如镍钴锰三元材料 (NMC)、磷酸铁锂 (LFP) 等。每种电池的化学特征决定了各自不同的等效电路特征。等效电路的特征由如下两个要点决定：

RC 的阶数

R0 、RC 和 Em 的数

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