动力电池模型的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电路模型技术领域，更具体的说，涉及一种动力电池模型。
【背景技术】
[0002]HIL(hardware-1n-the_loop，硬件在环)为现代汽车电子控制系统常用的测试设备，它通过模型来模拟电子控制系统真实的工作环境，包括车辆本体模型、驾驶员模型、道路环境模型等，对电子控制系统的各项功能进行测试。在新能源汽车的本体模型中，动力电池模型是最为关键的一部分，其模型精度及完善度是评价HIL测试系统的决定性因素。
[0003]目前，在实时系统中常用的动力电池模型为等效电路模型，等效电路模型包括内阻等效电路模型和一阶RC等效电路模型。内阻等效电路模型通过一个理想电压源来模拟动力电池的电动势，使用一个电阻来模拟动力电池工作时的内部阻抗，参见图1，现有技术公开的一种内阻等效电路模型的原理示意图，Uocv为动力电池电动势，可通过经验公式计算得到或者查表得到，Rin为动力电池内阻，动力电池内阻的阻值为定值或通过查表得到，Vbat为动力电池对外输出电压(可用设备测量)。由于内阻等效电路模型只考虑到了动力电池充放电过程中的欧姆阻抗，并没有考虑到动力电池内部的极化阻抗，因此内阻等效电路模型的精度较低。
[0004]一阶RC等效电路模型在内阻等效电路模型的基础上增加了一个RC电路来模拟动力电池的极化阻抗，参见图2，现有技术公开的一种一阶RC等效电路模型的原理示意图，由电感Rp和电容Cp组成的RC电路，其充放电过程可以模拟动力电池在负载变化时的极化现象。
[0005]一阶RC等效电路模型的精度虽然高于内阻等效电路模型，但是其精度还不能满足HIL系统要求，尤其在负载电流突变过程中，一阶RC等效电路模型的仿真结果与真实电池相差较大。
【实用新型内容】
[0006]有鉴于此，本实用新型提供一种动力电池模型，以实现缩短仿真结果与真实电池的差距，满足HIL系统的精度要求。
[0007]一种动力电池模型，包括:
[0008]动力电池电动势模块；
[0009]动力电池欧姆损耗模块，所述动力电池欧姆损耗模块包括两个分支，第一分支包括第一二极管和第一可调电阻，所述第一二极管的阳极连接所述动力电池电动势模块的正极，所述第一二极管的阴极连接所述第一可调电阻的一端，所述第一可调电阻的另一端作为所述动力电池欧姆损耗模块的第一输出端；第二分支包括第二二极管和第二可调电阻，所述第二二极管的阴极连接所述动力电池电动势模块的正极，所述第二二极管的阳极连接所述第二可调电阻的一端，所述第二可调电阻的另一端作为所述动力电池欧姆损耗模块的第一输入端；
[0010]用于模拟动力电池在充放电过程中极化损耗的第一动力电池极化损耗模块，所述第一动力电池极化损耗模块包括两个分支，每个分支至少包括串联连接的两个Re电路，每个RC电路由一个可变电容和一个可调电阻并联组成，其中，第一分支连接所述动力电池欧姆损耗模块的第一输出端，第二分支连接所述动力电池欧姆损耗模块的第一输入端，所述第一分支和所述第二分支的公共端作为动力电池模型的正输出端；
[0011]用于模拟所述动力电池在工作电流变化初期极化损耗的第二动力电池极化损耗模块，所述第二动力电池极化损耗模块包括并联连接的第一电容和第一电阻，所述第一电容与所述第一电阻的第一公共端连接所述动力电池电动势模块的负极，所述第一电容和所述第二电阻的第二公共端作为所述动力电池模型的负输出端。
[0012]优选的，还包括:
[0013]用来模拟所述动力电池的后期极化损耗的第三动力电池极化损耗模块，所述第三动力电池极化损耗模块包括并联连接的第二电容和第二电阻，所述第二电容和所述第二电阻的第一公共端连接所述第一电容和所述第二电阻的第二公共端，所述第二电容和所述第二电阻的第二公共端作为所述动力电池模型的负输出端。
[0014]优选的，还包括:
[0015]用于模拟电池管理系统的电池均衡模块，所述电池均衡模块包括并联的两个分支，每个分支包括串联连接的电流源和开关，第一分支中第一电流源的正极和第二分支中第二电流源的负极的公共端连接所述动力电池模型的正输出端，所述第一分支中第一开关的一端连接所述第一电流源的负极，所述第二分支中第二开关的一端连接所述第二电流源的正极，所述第一开关和所述第二开关的公共端连接所述动力电池模型的负输出端。
[0016]优选的，还包括:电池自放电损耗模块；
[0017]所述电池自放电损耗模块的输入端与所述动力电池电动势模块的正极连接，所述电池自放电损耗模块的输出端与所述动力电池电动势模块的负极连接。
[0018]优选的，所述电池自放电损耗模块为电流源。
[0019]从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供了一种动力电池模型，包括动力电池电动势模块、动力电池欧姆损耗模块、第一动力电池极化损耗模块和第二动力电池极化损耗模块，第一动力电池极化损耗模块包括两个分支，每个分支包括串联连接的两个RC电路，用于模拟动力电池在充放电过程中极化损耗，第二动力电池极化损耗模块包括并联连接的第一电容和第一电阻，也就是说包括一个RC电路，用于模拟动力电池在工作电流变化初期极化损耗。可以看出，本申请采用了多阶RC等效电路模型对极化损耗产生的过程包括极化产生的初期和中期进行了模拟，相比现有技术仅采用一阶RC等效电路模型而言，本申请由动力电池模型得到的仿真结果更接近真实电池的电压和电流的变化，从而满足了 HIL系统的精度要求。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0021]图1为现有技术公开的一种内阻等效电路模型的原理示意图；
[0022]图2为现有技术公开的一种一阶RC等效电路模型的原理示意图；
[0023]图3为本实用新型实施例公开的一种动力电池模型的原理示意图；
[0024]图4为本实用新型实施例公开的另一种动力电池模型的原理示意图；
[0025]图5为本实用新型实施例公开的一种动力电池在脉冲放电过程中的电压和电流变化的波形图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0027]本实用新型实施例公开了一种动力电池模型，以实现缩短仿真结果与真实电池的差距，满足HIL系统的精度要求。
[0028]参见图3，本实用新型实施例提供的一种动力电池模型的原理示意图，包括:动力电池电动势模块11、动力电池欧姆损耗模块12、第一动力电池极化损耗模块13和第二动力电池极化损耗模块14 ；
[0029]其中，
[0030]动力电池电动势模块11采用一个可控的理想电压源来模拟动力电池的当前电动势，理想电压源的选取与动力电池的荷电状态(STATE OF CHARGE，S0C)和温度相关。
[0031]动力电池欧姆损耗模块12包括两个分支，第一分支包括第一二极管Dl和第一可调电阻R1，第一二极管Dl的阳极连接动力电池电动势模块11的正极，第一二极管Dl的阴极连接第一可调电阻Rl的一端，第一可调电阻Rl的另一端作为动力电池欧姆损耗模块12的第一输出端；第二分支包括第二二极管D2和第二可调电阻R2，第二二极管D2的阴极连接动力电池电动势模