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基于通用 MATLAB 模型的锂离子电池数字孪生改进
摘要：本文介绍了基于 MATLAB/Simulink 通用模型的锂离子电池单元数字孪生。数字孪生基于恒流/恒压充电和放电循环的测量数据，健康状态 (SoH) 高达 79%，还包括快速充电。数字孪生使用的数学方程是通过对测量的 SoH、电池容量和电池单元电流进行 3D 数据拟合获得的。所提出的数字孪生的输入仅仅是测量的电池单元电流，其输出包括充电状态 (SoC)、SoH 和电池单元电压。对设计的数字孪生进行了测试，并与 MATLAB/Simulink 通用模型和电池单元测量值进行了比较，以获得恒定放电电流和动态生成的放电电流曲线。结果表明，通用 MATLAB/Simulink 模型有显著改进。
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1.充电模式 FM5012D 用线性方式对电池进行涓流 / 恒流 / 恒压三段式充电。当电池电压低于 V TRKL 时进行涓流充 电；当电池电压高于 V TRKL 时进行恒流充电；当电池电压接近 V BAT-REG 时进行恒压充电，此时充电电流 开始逐渐减小，当电流减小到 I FULL 时，判断电池已经充饱，芯片终止充电，待电池电压降低到 V RECHG 后进行再次充电 (Recharge) 。 2.充电软启动功能 当开始给电池充电时，芯片会控制充电电流逐渐增大到设定值，避免了瞬间大电流冲击引起的各种 问题。 3.充电电流设定 充电电流由内部电路设定为恒流 600 mA, 涓流充电为 60mA, I FULL 为 90 mA 可编程设置充饱电压为 500 mA, 涓流充电为 50mA , I FULL 为 75 mA 当输入供电不足或芯片温度过高时， I IN-LIM 会下降。 4.充饱电压设定 FM5012D 芯片默认充饱电压值为 4.20V 可编程设置充饱电压值为 4.35V 5.输入过压保护 输入电压过高，超过 V IN-OVP 时，芯片会控制关闭充电和升压输出，防止芯片和负载因为过压而损 坏，输入电压正常后充电恢复，风扇驱动输出 FAN 不恢复。 6.充电限流保护 当芯片 VIN 端口电压低于 4.7V 时，芯片进入 VIN 限流状态，充电电流逐渐减小，直至到零。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS