Identifying Parameters for Aging-Adaptive Battery Management
Tid: Må 2024-02-12 kl 14.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/meeting/register/u5ctc-iopjgsG93HDPjpY660rOTFbHZKIpzP
Språk: Engelska
Ämnesområde: Kemiteknik
Respondent: Moritz Streb , Tillämpad elektrokemi
Opponent: Doktor Kandler Smith, National Renewable Energy Laboratory
Handledare: Professor Göran Lindbergh, Tillämpad elektrokemi; Matilda Klett, Tillämpad elektrokemi, Scania CV
QC 20240117
Abstract
Det moderna transportsystemet är till stor del baserat på fossila bränslen. För att minska beroendet av olja och gas och därmed drastiskt minska utsläppen krävs en övergång till förnybara energikällor. Eldrift med litiumjonbatterier är den mest etablerade kandidaten, med tillräcklig energi- och effekttäthet. Deras redan begränsade livslängd förkortas dock ofta ytterligare av otillräcklig batterihantering. Batterianvändningen övervakas av ett batteristyrningssystem som förlitar sig på olika modeller för att t.ex. bestämma laddningsstrategin eller uppskatta laddningstillståndet. Åldring av batteriet påverkar interna hastighetsbestämmande processer och exakt batterihantering är endast möjlig om den använda modellen visar batteriets interna tillstånd och tar hänsyn till dess förändringar. I denna avhandling undersöker jag därför om lämpliga justeringar av användningen kan förlänga batteriets livslängd. För att uppnå en sådan åldringsanpassad batterihantering är onlinediagnos av åldring av största vikt.
En ny metod för identifiering av elektrokemiska parametrar som bygger på design av optimala experiment presenteras. Operandoidentifiering av elektrokemiska parametrar demonstreras med hjälp av en etablerad fysikbaserad modell, och förbättrad precision för modellen och det uppskattade parametersetet visas. Metoden används sedan för att uppskatta parameterförändringar i en åldringsstudie på kommersiella celler, vilken belyser hur initiala uppskattade parametrar snabbt blir föråldrade. Identifierade parametrar korrelerar med post-mortem-analys och ger därför en meningsfull inblick i batteriets åldring. Informationsinnehållet i verkliga körmönster undersöks för tre olika tunga fordonstyper. Vi visar att det är möjligt att få en meningsfull inblick i batteriets åldring enbart från sådana kördata, men informationsinnehållet beror starkt på användningstyp. Slutligen demonstreras fördelarna med den föreslagna åldersadaptiva batterihanteringen för snabbladdning av prototypceller för fordon.