充电机电池负载功率的模型及其应用

根据实测数据，利用曲线拟合方法建立充电机输出功率模型如式（6-3）：

式中，t为时间，单位为min；最大输出功率P_max是充电机的基本参数，单位为kW。

在对动力电池进行充电时，充电机的输出功率由负载（动力电池）决定，而电池动态模型可以分为电化学模型、等效电路模型和神经网络模型等。电化学模型具有较高的精度，但由于其具有大量偏微分方程，导致对计算能力的要求非常高，或者出现过拟合从而使模型鲁棒性下降；而神经网络模型强烈依赖于训练数据的数量和质量。因此，现阶段最常用的是等效电路模型。

等效电路模型分为很多种，如Rint模型、Thevenin模型和PNGV模型等，这里只对Thevenin模型做简要介绍。

图6-11 Thevenin模型(www.xing528.com)

Thevenin模型是根据戴维南定理提出的模型。戴维南定理可以简单地描述为任意一个线性的含独立源的二端网络N均可等效为一个电压源U_OC与一个电阻R₀相串联的支路。其中，U_OC为该网络的开路电压，R₀为该网络中全部独立源置零后的等效电阻。根据戴维南定理求出电压源与等效电阻的串联电路，称为戴维南等效电路。

图6-11所示的Thevenin模型体现了蓄电池的阻容特性，是最具代表性的基本电路模型。模型是用理想电压源U_OC描述电池的开路电压，电阻R_TO为电池的欧姆内阻，电容C_TP与电阻R_TP并联描述电池的超电势U_TP。超电势是指在电化学反应中，电极上有电流通过时所表现的电极电势（I）跟可逆电极电势（r）之间偏差的大小（绝对值），即U_TP=|r-I|。

其状态方程为

式中，U_TP为电池的超电势；C_TP为电容；R_TP为电阻；U_L为电池负载电压；I_L为电池负载电流；U_OC为开路电压；R_TO为电池的欧姆内阻。

放电时，I_L和电池负载功率P_L为正；充电时，I_L和P_L为负。