等效电路模型使用电子元器件对锂离子电池建模,这种模型结构简单,广泛应用于新能源汽车电池管理系统中。理想的电池模型可以准确仿真电池的动态特性,反映电池内部状态变化,但常规等效电路模型无法准确地描述锂离子电池动态特性,也难以建立确定的模型参数与电池状态的对应关系。因此,需要对现有的等效电路模型进行研究与改进。锂离子电池内部存在大量不同的电化学过程,这些电化学过程宏观上表现出不同的速率,弛豫时间分析方法将这些不同速率的电化学过程视为大量的不同时间常数的RC环节的串联,也就是说有限数量的RC网络难以精确描述电池内部性质。为了对锂离子电池极化特性进行充分描述,提高模型对电池外特性的仿真精度,本文基于电池频域测试数据进行了弛豫时间分析,对等效电路模型进行设计与改进,建立了一种时变时间系数的新型等效电路模型,通过一个等效的可变RC环节代替串联的大量RC环节。此等效RC环节存在时变的时间系数,可以表征电池内部不同反应速率的过程耦合特性,本文将其称为等效时间系数,解决了等效电路模型难以充分描述电池极化特性和RC环节定义不明确的问题,且模型简单,计算难度低,满足电池管理系统应用需求。基于RC环节的电压响应特性给出了等效时间系数的计算方法。通过对串联RC网络的极化电压进行仿真分析,确定了等效时间系数的变化形式,并将等效时间系数的增长曲线分为快速增长期、近线性增长期和收敛期,为后续的研究提供了仿真依据。为良好地计算电池参数,本文设计对称脉冲工况计算模型参数,完成了时变模型中等效时间系数和极化内阻的辨识,且基于等效时间系数变化形式,给出了等效时间系数与时间的拟合形式。实现了在脉冲工况和复杂工况下对端电压的拟合精度较大提升,平均误差不超过3m V。本文基于时变模型的等效时间系数对锂离子电池进行老化特征的提取和老化估计,使用分段线性回归方法描述不同老化过程中等效时间系数的变化趋势,从中提取四个特征参数进行电池的老化估计,此方法对单体电池健康状态估计最大误差不超过1%,平均误差不超过0.3%,能很好地估计电池的健康状态。