用宏模型描述电池的关键是:构造一个合适的接口模块,通过它把温度以及消耗掉的能量转换成电信号。选择不同的线性或非线性控制源,用电信号可以完成各种功能,因此可用电信号来实现电池的各种功能。根据电池的特性,其宏模型包括三个部分,第一部分包括一个压控电压源EI和压控电阻RI,这一部分的结构与通用的电源模型相似,但它是由电池的能量和环境温度控制的。第二部分和第三部分是能量-电压转换器和温度-电压转换器。
电池最大的特点就是它要向外界提供电能,因此它的放电特性直接影响其性能的好坏。随着供电时间t和放电电阻RL的变化,电池的输出电压也在不断地变化。由于放电电阻和内阻本身都要消耗一些能量,电池的输出电压会随着供电时间的增加而下降。电池的内阻通常都远小于758,所以图2中曲线下的面积可以近似为电池的输出能量。V2与电池的输出能量成正比,是控制电池的时变特性的主要参数。宏模型中的Veo为(VRT-73),IRT为1mA.RT为线性热阻,其温度系数TC为0.01,室温为27°C时,其阻值RT0为100k8.假定Temp代表温度,那么热阻本身的压降VRT为:VRT=IRT×RT0×[1 TC×(Temp-27)]=Temp 73(2)由此推出,Veo=Temp,故该模型中的第三部分称为温度-电压转换器。在很多情况下,为了减少模型的复杂度,将时变特性和温度效应分开考虑。此时,EI和RI分别为:EI=f1(V2)(3)RI=f2(V2)×g(Veo)式中,f1,f2和g均为非线性函数,由电压控制的行为源来实现。控制电压V2和Veo分别代表能量和温度。
从上面的分析可以看出,我们唯一要做的是实现非线性函数,这也是构造电池宏模型时最重要的工作。实现非线性函数的方法有很多,比较有效的是利用分段线性行为源来实现,因为在电池的数据手册中有许多经过测量的数据曲线,很难从中找出一个准确的解析函数表达式。Pspice中提供的基于表格的压控源可以用来模拟分段线性压控行为源。在表格中,存储曲线的转折点越多,得到的曲线越精确。