3.2.5 电池PNGV模型

美国汽车研究理事会（USCAR）在1993年宣布了新一代汽车合作伙伴计划（the Part-nership for a New Generation of Vehicles，PNGV），该组织在2001年发表的《PNGV电池实验手册》中提出了PNGV标准等效电路模型，并且在2003年发表的《Freedom CAR功率辅助型混合电动车电池测试手册》中提出了该模型参数辨识的标准方法。锂电池的PNGV等效电路模型内部包含两个电容和两个电阻，这种电阻模型与RC等效电路模型相比多了一个电容，这种模型的特性是，考虑到了锂电池的OCV在充放电过程中，电流随着时间积累产生的误差。PNGV等效电路模型内部包含开路电压源U_OC、极化电阻R_p、极化电容C_p以及欧姆内阻R_o和电容C_b。由于该电路模型涵盖了电池极化和欧姆内阻的特性，所以PNGV等效电路模型较为精准。

PNGV模型在Thevenin的基础上增加了负载电流对电池OCV影响的考虑。在该模型中U_OC用来表示电池的理想开路电压，C_b为电池电容（表示负载电流I_L累积引起的OCV变化），R_o为电池的欧姆内阻（经过的负载电流为I_L），R_p为电池的极化内阻（经过的极化电流为I_p），C_p为极化电容（表示负载电流I_L引起的极化电压U_p变化）。PNGV模型等效电路如图3-8所示。

图3-8 PNGV模型

PNGV模型是一个典型的线性集总参数电路，可以用来预测电池在混合脉冲功率特性（HPPC）脉冲负载条件下的端电压变化。电池端电压为

电池放电时，电流对时间的累积引起SOC的变化，电池的开路电压也跟着变化，体现在模型上就是电容上的电压变化。电容的大小既表征了电池的容量，又表征了电池的直流响应，弥补了Thevenin模型的缺陷。为使得模型拟合出的曲线与真实电压曲线匹配程度更高，改进型的PNGV模型增加了一组RC电路，可以在曲线拟合过程中实现更好的匹配程度。PNGV模型改进方法如图3-9所示。

图3-9 PNGV模型改进图

电池端电压为

为了更全面地表达电池外特性，还可以在上述典型电池模型的基础上继续优化，比如将自放电因素、滞回特性等都通过电路的形式表达出来，但这势必会增加模型的复杂度和辨识难度。在具体应用中进行模型选择和模型优化可以先采用典型模型进行参数辨识，再根据模型与实际的差异做出有针对性的改进。