锂电池恒流恒压CCCV充电模型MATLAB仿真

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CCCV简介

CCCV充电过程是恒流充电(CC)和恒压充电(CV)的结合。在CC阶段对电池施加恒定电流,以获得更快的充电速度,此时电池电压持续升高,经过一段时间后达到预设的最大电压,但是由于极化的存在,充电过程中测量的电池电压要大于实际的电池电压,也就是说在结束充电,电流减小到0后,电池电压会出现回落;所以还需要进入CV阶段继续充电。当电池电压达到预设的最大充电电压时,恒流充电模式切换至恒压充电模式,电压保持恒定,电流呈指数级下降,极化电压逐渐降低,测量的电池电压更加接近于电池真实电压,当充电电流减小到一定值或SOC升高到一定值时,可以认为电池已经完全充电。

CC-CV在电路中的实现是基于DC/DC变换器,通过控制DC/DC变换器中的Mosfet的占空比来调节CC阶段的充电电流和CV阶段的充电电压其中占空比的值由控制系统给出。常用的DC/DC变换器有Boost和Buck变换器,在电路设计中需要根据直流电压源的电压电池电压的关系进行选择。若电池完全充电电压为大于直流电压源的电压,则需要选择Boost DC/DC变换器。反之则需要选择Buck DC/DC变换器。而在该模型中,CV阶段的充电电压设置的为48V,大于直流电压源(后文简称为电源)的电压20V,所以选择Boost DC/DC变换器。

电路结构如上图所示,可以看到,电路结构本身并不复杂,在该电路中,电池可以看作是负载。对于Boost DC/DC变换器,绝大多数情况下都是用作提升电源的输出电压,从而满足负载的电压需求。所以在CV阶段,使用的就是DC/DC变换器的这个功能。

CC-CV模式切换

该模型设定当电池电压升高至48V时,由CC模式切换至CV模式。采用Chart模块进行切换,如下图所示。当State=1时,表示当前处于CC模式,当State=2时,表示当前处于CV模式。

模型主体

仿真结果

参考文献

Chargingalgorithmsof_lithium-ion_batteries_An_overview——Weixiang Shen

赠送模型说明文件

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