蓄电池模式化仿真理论基础

1. 概要

在家用定置型蓄电池中，从其能量密度的高度和保守性的观点来看，锂离子电池的采用正在发展。一般来说，家用蓄电池是容量为5k Wh左右的模块，由容量为2.5 Ah、标称电压为3.7 V的单组件组合而成。另外，近年来还实现了积极利用EV/PHV蓄电池(24k Wh左右)作为家用电源的V2H构想。

在智能电网瞬时值分析中，家用定置型蓄电池所要求的功能是部分充电状态下的充放电性能和过充电的检测，其变动周期可模拟数十ms ~数秒，这一点非常重要。作为模拟这些的模型，提出了通过交流阻抗测量和开路时的瞬态响应测量导出等效电路的方法(4)和(5)等。在本WG中，研究了由模拟所需功能的最低限度元件构成的等效电路模型。

2. 蓄电池模型

蓄电池的单个单元的模型结构如图1所示。根据恒流放电特性获得通过电流积分获得的与SOC相应的起电压OCV的变化以及电阻极化RDC的变化。通过模拟瞬态响应特性，通过充放电特性获得相当于激活极化和浓度极化的电阻RC1、RC2和电容CC1、CC2。本款产品在短时间充放电时的极化特性相同，采用了二次单列配置。

图1蓄电池模型等效电路

OCV和SOC的关系具有由电极材料决定的特性，目前正在研究各种建模方法。本模型简化后将满充电附近的电压垂下和全放电附近的电压垂下设为指数函数，中间部分设为线性函数f(SOC)来表示。

其中，E0是充满电时的起电压。

SOC是充放电效率h及额定容量C_nom [Ah]利用(3)式中显示电流积分而获得的。

其中，I_nom是额定电流[A]，相当于C_nom。a(5),(6)式温度系数,额定温度T_nom[K]比高动作温度变化较少,线性函数低动作温度指数函数的使用。

C_Tpos高温时的线性系数，C_Tneg是低温时的指数系数。

由于定置用蓄电池是将多个电池串联、并联配置而成，所以蓄电池模块的输出采用并联电池数N_P、串联电池数N_S，使电池电压和电流加倍。

因此，本型号不考虑各单元的分担电流和分担电压等。另外，各单元温度均被均匀处理。