Nieliniowy model symulacyjny akumulatora Li-Ion do obliczeń napędów pojazdów elektrycznych

• Autorzy: Sekrecki M. , Krawczyk P. , Kopczyński A.

Warianty tytułu

EN

Nonlinear simulation model of li-ion battery for calculation of electric vehicles’ drives

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule Autorzy prezentują nieliniowy, dynamiczny model akumulatora litowo-jonowego, który dzięki parametryzacji pozwala na zastosowanie go do modelowania różnych typów akumulatorów Li-Ion. Akumulator jest jednym z najważniejszych elementów układu napędowego pojazdu elektrycznego. W chwili obecnej jednymi z najczęściej stosowanych ze względu na ich korzystny stosunek masy do zgromadzonej energii są akumulatory litowo-jonowe. Minusem tego typu baterii jest ich znaczna nieliniowość. Nie tylko SEM zmienia się nieliniowo wraz ze zmianami stopnia naładowania akumulatora ale również jego pojemność zależna jest od temperaturya co ważniejsze także od wartości prądu obciążenia zarówno przy ładowaniu jak i rozładowaniu. Z tego powodu bardzo ważnym w czasie tworzenia modelu symulacyjnego jest unikanie znacznych uproszczeń. W pracy podano nieliniowy model matematyczny takiego akumulatora, który posłużył za bazę dla modelu symulacyjnego. W celu wyznaczenia parametrów koniecznych do stworzenia modelu symulacyjnego w oprogramowaniu MATLAB/Simulink przeprowadzono badania eksperymentalne. Dzięki temu przedstawiona w powyższym artykule metoda nieliniowego modelowania akumulatorów trakcyjnych typu Li-Ion pozwala uzyskać bardzo dobre odwzorowanie zachowanie rzeczywistej baterii niezależnie od wartości prądu obciążenia. Należy podkreślić, że przedstawiony model jest sparametryzowany przez co staje się on uniwersalnyz powodu możliwości zastosowania do obliczeń rożnych typów baterii litowo-jonowych.

EN

In this article, authors present a nonlinear dynamic model of lithium-ion battery, which through parameterization allows to use it for modeling different types of Li-ion batteries. The battery is one of the most important components of an electric vehicle propulsion system. At present one of the most widely used due to their favourable weight/stored energy ratio are lithium-ion batteries. The downside of this type of battery is a considerable non-linearity. Not only the EMF changes nonlinearly with change battery state of charge but also its capacity varies with temperature and, more importantly, also on the value of the load current, both in charging and discharging. Therefore very important during creating a simulation model, is to avoid significant simplifications. In the paper, authorsshowed a nonlinear mathematical model of a battery which is the basis for the simulation model. In order to determine the parameters needed to create a simulation model in the software MATLAB / Simulink experimental research was conducted. Thanks to presented in this article method of non-linear modeling of traction Li-Ion batteries allows us to get a very good representation of the actual behavior of the battery regardless of the value of load current. It should be emphasized that the presented model is parameterized which makes it universal because of the possibility of applying for the calculation of various types of lithium-ion batteries.

Słowa kluczowe

PL

akumulator litowo-jonowy; układ napędowy; pojazd elektryczny

EN

lithium-ion battery; electric vehicle; propulsion system

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 9425--9432
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., pełny tekst na CD3

Twórcy

autor

Sekrecki M.

• Zakład Napędów Wieloźródłowych, Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich, Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych, Politechnika Warszawska, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa

autor

Krawczyk P.

• Zakład Napędów Wieloźródłowych, Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich, Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych, Politechnika Warszawska, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa

autor

Kopczyński A.

• Zakład Napędów Wieloźródłowych, Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich, Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych, Politechnika Warszawska, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa

Bibliografia

• 1. Min Chen, Gabriel A. Rinc´on-Mora, Accurate Electrical Battery Model Capable of Predicting Runtime and I–V Performance, IEEE Transactions on Intelligent Transportation systems, Vol. 21, No. 2, June 2006
• 2. Xiaoling He, Jeffrey W. Hodgson, Modeling and Simulation for Hybrid Electric Vehicles—Part I: Modeling,IEEE Transactions on Intelligent Transportation systems, Vol. 3, No. 4, December 2002
• 3. Y. Hu, S. Yurkovich , Y. Guezennec, B.J. Yurkovich, Electro-thermal battery model identification for automotive applications Journal of Power Sources 196 (2011) 449–457
• 4. Ravishankar Rao, SarmaVrudhula, Daler N.Rakhmatov, Battery modelling for energy-aware system design, IEEE Computer Society, December 2003
• 5. Olivier Tremblay, Louis-A. Dessaint, Abdel-Illah Dekkiche, A Generic Battery Model for the DynamicSimulation of Hybrid Electric Vehicles, IEEE2007
• 6. A. Szumanowski Akumulacja energii w pojazdach WKŁ Warszawa 1984
• 7. A. Szumanowski Fundamentals of hybrid vehicle drives Monograph Book, ISBN83-7204-114-8, Warsaw-Radom 2000.
• 8. A. Szumanowski HYBRID ELECTRIC VEHICLE DRIVES DESIGN Edition based on URBAN BUSES, Warsaw-Radom 2000