基于MATLAB的锂离子电池通用动态建模与仿真平台

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现电化学-热耦合原理的锂离子电池动态建模，内置标准参数库，支持自定义电池类型与工况设置，可仿真不同电流、温度下的电压响应与SOC变化，适用于电池系统设计与性能分析。

详 情 说 明

锂离子电池通用动态建模与仿真系统

项目介绍

本项目是一个基于电化学-热耦合原理的通用电池动态建模与仿真系统。系统通过构建参数化电池模型，能够模拟锂离子电池在不同工作条件下的动态特性。预设标准锂离子电池参数集，同时支持用户自定义参数以拓展至铅酸电池、镍氢电池等其他电池类型。系统可广泛应用于电池管理系统设计、电池状态估计、热管理策略优化以及寿命预测等领域。

功能特性

• 通用参数化建模：基于等效电路模型（ECM）框架，支持通过参数配置实现不同化学体系电池的建模
• 多物理场耦合仿真：集成电化学动态与热演化过程，实现端电压、SOC和温度的同步计算
• 高精度状态估计：采用扩展卡尔曼滤波（EKF）算法进行SOC的实时估计，提高估算精度
• 老化趋势分析：提供容量衰减量化分析功能，评估电池循环寿命
• 灵活输入支持：接受电流负载序列、环境温度变化等多种输入条件
• 丰富输出结果：生成电压响应曲线、SOC估计曲线、温度变化曲线和容量衰减指标

使用方法

基本仿真流程

1. 配置仿真参数

- 设置仿真时间步长和总时长 - 定义电流负载序列（恒流、脉冲或自定义工况） - 指定环境温度条件（恒定温度或温度变化曲线）

1. 选择电池参数

- 使用预设的锂离子电池参数集 - 或自定义电池参数：容量、内阻、OCV-SOC曲线、RC网络参数、热特性参数等

1. 执行仿真计算

- 系统将自动进行电化学-热耦合计算 - 实时更新电池状态变量（电压、SOC、温度）

1. 查看与分析结果

- 可视化端电压动态响应 - 监测SOC估计结果 - 分析电池温度变化趋势 - 评估长期循环下的容量衰减情况

参数自定义示例

用户可通过修改电池参数配置文件，实现对其他电池类型的建模支持。需要定义的关键参数包括：

• 额定容量和初始SOC
• 开路电压（OCV）与SOC的关系曲线
• 等效电路模型参数（欧姆内阻、RC网络时间常数等）
• 热模型参数（热容、热阻、生热系数等）

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018b或更高版本
• 必需工具箱：Signal Processing Toolbox, Optimization Toolbox

硬件建议

• 内存：至少4GB RAM
• 处理器：Intel Core i5或同等性能以上
• 硬盘空间：不少于1GB可用空间

文件说明

主程序文件实现了系统的核心仿真流程，包括电池模型初始化、输入数据处理、电化学-热耦合方程求解、状态估计算法执行以及结果输出与可视化。它整合了等效电路建模、扩展卡尔曼滤波状态估计和偏微分方程数值求解等关键技术模块，为用户提供完整的电池动态特性仿真解决方案。通过调用各功能模块，主程序能够根据用户配置的仿真条件，系统地计算电池在各种工况下的电热响应特性。