Till innehåll på sidan
Till KTH:s startsida

Aging sensitive battery control

Tid: Fr 2022-06-03 kl 13.00

Plats: U41, Brinellvägen 26, Stockholm

Språk: Engelska

Ämnesområde: Elektro- och systemteknik

Licentiand: Malin Andersson , Reglerteknik

Granskare: Professor Matteo Corno,

Huvudhandledare: Mikael Johansson, Reglerteknik

Exportera till kalender

QC 20220516

Abstract

Elekriska fordon utgör en allt större andel av världens fordonsflotta. Batteriet är en komponent med betydande påverkan både på fordonets kostnadoch dess miljö- och klimatpåverkan. Det är därför viktigt att försöka maximera batteriets utnytjandegrad. Användargränser upprätthålls av batterietsstyrsystem, såkallad BMS, för att garantera säker drift samt för att begränsabatteriets åldrande. Användargränserna tenderar att vara konservativa för attta höjd för osäkerhet i tillståndsestimeringen samt batteriets förändrade egenskaper under dess livstid. För att utöka utnyttjandegraden är ålderskänsligstyrning nödvändig. Med detta avses styrning som a) justeras under batterietslivstid och b) balancerar utnyttjande och prestanda på ett sätt som passar enspecifik applikation.

Ombord på fordon mäts typiskt tre signaler; ström, spänning och temperatur. Batteriets beteende bestäms dock av andra tillstånd som måste estimeras, såsom dess laddnivåeller lokala koncentrationer och potentialer. BMS:enförlitar sig därför på modeller för att estimera interna tillstånd och utföra styrning. För att uppfylla punkterna a) och b) måste modellerna som användsuppdateras ombord i takt med att batteriet åldras. En uppdaterad modellkan också fungera som ett diagnostiskt verktyg eftersom det speglar batteriets förändrade egenskaper. Den här avhandlingen undersöker identifieringav fysikbaserade och empiriska modeller från kördata. Arbetet delas in i treseparata studier.

1) En global känslighetsanalys utfördes på parametrarna i en fysikbaseradmodell av hög ordning. Som inputsignal användes uppmätt ström från riktigaelfordon i drift. Parametrarnas effekt på både cellspänning och interna batteritillstånd analyserades. Studien visade att alla modellparametrar exciteradesav strömmen från ett helelektriskt fordon. Anledningen var att batteriernaanvändes inom ett brett SOC spann samt att den dragna strömmen var stor.I fordon med snävare SOC span och lägre strömmar var inte alla parametrarkänsliga.

2) Dynamiska parametervarierande modeller formulerades och identifierades från kördata. Den uppmätta temperaturen, samt strömmens storlekoch den estimerade tomgångsspänningen (OCV) användes till parameterberoenden. För att hantera skillnader i tidsskala mellan spänningssvarets olikakomponenter användes systemidentifiering i kontinuerlig tid. Vi kunde draslutsatsen att de föreslagna modellerna var överlägsna motsvarande diskretaoch konstanta modeller.

3) Istället för att använda kördata för att parametrisera modeller undersökte vi också möjligheten att designa laddförloppet för att öka dess informationsinnheåll. Detta formulerades som ett optimeringsproblem med laddtidoch informationsinnehåll i kostnadsfunktionen. För att även ta batteriets åldrande i beaktning, ansattses bivillkor på polariseringsspänningen.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-312167