Résumé
Rezistans se youn nan paramèt kle yo pou mezire pèfòmans ityòm-ion (Li ion) pil, ki ka reflete efikasite ak kapasite pwodiksyon pouvwa batri a. Menm jan ak lòt paramèt pèfòmans nan Li ion pil, rezistans afekte pa kondisyon fonksyònman ak ogmante ak aje batri. Yo nan lòd yo kaptire depandans sa yo, apwòch tradisyonèl la se sèvi ak dosye sentetik konfigirasyon travay nan laj Li ion pil anba kondisyon diferan ak detanzantan entèwonp tès aje yo mezire rezistans nan kondisyon estanda. Malgre ke metòd sa a ka jwenn done egzat sou konpòtman rezistans, done sa yo souvan pa ka konplètman reflete chanjman rezistans yo nan aplikasyon pratik. Se poutèt sa, atik sa a pwopoze yon nouvo metòd ki ka dirèkteman ekstrè, modèl, ak predi rezistans nan dosye a konfigirasyon travay dinamik batri a. Nan pwosesis sa a, ekstraksyon rezistans sitou depann sou manipilasyon done ak anrejistreman, pandan y ap modèl ak prediksyon itilize modèl lineyè logaritmik. Metòd sa a ka pi byen simule ak predi chanjman rezistans pil yo nan kondisyon itilizasyon aktyèl yo, bay yon nouvo pèspektiv pou evalyasyon pèfòmans batri ak prediksyon lavi.
1. Entwodiksyon
1.1 Enpòtans ak karakteristik rezistans entèn nan pil ityòm-ion
Pèfòmans ak aplikasyon paramèt kle:Rezistans entèn, tankou kapasite, se yon paramèt enpòtan pou dekri pèfòmans ak lavi konpòtman pil ityòm-ion. Nan aplikasyon tankou depo enèji renouvlab ak machin elektrik, yo itilize rezistans entèn pou detèmine kapasite pouvwa pil yo epi li enpòtan anpil pou optimize konsepsyon sistèm batri yo pou satisfè kondisyon teknik ak ekonomik yo. Pandan se tan, rezistans entèn se tou yon paramèt kle pou modèl batri elektrik ak tèmik, ki dekri konpòtman dinamik ak chofaj batri a, respektivman.
Faktè ki pa lineyè ak enfliyans:Rezistans entèn pil ityòm-ion yo trè pa lineyè epi li afekte pa tanperati opere, aktyèl chaj, ak eta chaj batri (SOC). Anplis de sa, sou operasyon alontèm, rezistans entèn la vin pi gran ak tan ogmante.
Metòd mezi tradisyonèl yo ak limit yo:Gen divès metòd pou detèmine rezistans entèn pil ityòm-ion, nan mitan ki teknoloji batman kè aktyèl yo souvan itilize. Lè w aplike yon sèten anplitid ak longè chaj ak dechaje aktyèl la nan batri a, yo anrejistre repons vòltaj batri a, ak Lè sa a, rezistans entèn la kalkile lè l sèvi avèk lwa Ohm la. Metòd sa a ka itilize avèk siksè nan kondisyon laboratwa pou detèmine rezistans entèn pil nan diferan kondisyon epi swiv chanjman nan rezistans entèn pandan pwosesis la aje. Sepandan, dezavantaj prensipal li yo se ke batri a bezwen yo dwe nan mòd san fè anyen konsa pou omwen 15 minit anvan mezi reyalize estabilite thermodynamic, ki se limite nan aplikasyon pratik akòz D 'nan teknik ak ekonomik enposib nan sistèm depo ityòm-ion.
1.2 Objektif rechèch ak metòd
Objektif rechèch:Pou analize posiblite pou swiv dirèkteman degradasyon rezistans entèn pil ityòm-ion nan yon pwofil travay aktyèl, ki itilize pou laj batri a pou 38 semèn.
Metòd ekstraksyon rezistans entèn:Ki baze sou lide ki dèyè algorithm SRD a, rezistans entèn yo ekstrè pa ak anpil atansyon swiv kòmansman ak longè pulsasyon aktyèl yo. Sipoze ke logaritm nan rezistans ekstrè swiv yon distribisyon nòmal, ak vle di li se yon fonksyon ki pa lineyè nan SOC batri a, paramèt yo nan modèl la rezistans entèn yo estime chak semèn yo swiv chanjman yo nan rezistans sou tan.
Metòd prediksyon laj batri:Sèvi ak paramèt estime ak asepte pwobabilite anvan SOC ak nimewo sik, dapre règ Bayezyen ak lwa pwobabilite total, distribisyon egzat laj batri yo kalkile lè yo mezire nouvo valè rezistans entèn la ak SOC ki koresponn lan. Finalman, konpare rezilta yo nan metòd yo pwopoze a ak rezilta yo nan mezire rezistans lè l sèvi avèk metòd tradisyonèl apre aje chak semèn.
2. Enfòmasyon detaye sou pil eksperimantal, kondisyon aje, ak mezi rezistans entèn yo
2.1 Tès espesifikasyon batri yo
Eksperyans sa a sèvi ak yon batri silendrik ityòm-ion ki gen yon kapasite nominal 2.5Ah ak yon vòltaj nominal 3.3V. Batri a fèt ki baze sou anod grafit ak katòd ityòm fè fosfat (LFP), ki fèt espesyalman pou aplikasyon pou gwo pouvwa, epi li ka kenbe tèt ak chaj kontinyèl ak dechaje jiska kat fwa aktyèl nominal la.
2.2 Anviwònman kondisyon aje
Pwofil aktyèl la ak sik aje: Sèvi ak batri aje pwofil aktyèl la ki montre nan Figi 1, ak yon dire yon semèn. Singularité li yo se nan lefèt ke nan plis pase 95% nan ka yo, yo itilize yon kouran nan pousantaj 4C (sa vle di 10A) pou chaje ak egzeyat. Nan yon tanperati aje 25 degre C, pwofil aje sa a te aplike pou teste batri a pou jiska 38 semèn. Apre w fin aplike pwofil aktyèl sa a, pwofil SOC batri a montre nan Figi 2, ak SOC varye ant 10% ak 90%.
2.3 Pwosesis Mezi Rezistans Entèn ak Rezilta yo
Metòd mezi ak paramèt:Apre tès aje chak semèn, yo mezire rezistans entèn batri a lè l sèvi avèk teknoloji batman kè aktyèl la. Mezi yo te pran nan 20%, 50%, ak 80% SOC, ak batman aktyèl yo nan yon pousantaj de 4C (10A) pou 18 segonn. Anvan mezi, batri a bezwen nan mòd san fè anyen konsa pou 15 minit pou reyalize estabilite thermodynamic.
Analiz rezilta mezi:Apre 38 semèn nan aje siklik, rezistans entèn batri a ogmante pa 8.7%, pandan y ap kapasite batri a diminye pa plis pase 15% konpare ak valè mezi inisyal la. Sa a endike ke pandan pwosesis la aje, byenke kapasite batri a siyifikativman diminye, ogmantasyon nan rezistans entèn se relativman ti, reflete chanjman yo pèfòmans nan batri a anba kondisyon sa a aje. Sa a bay yon baz done pou plis rechèch sou relasyon ki genyen ant rezistans entèn batri ak SOC, ak etablisman an nan modèl rezistans entèn yo.
3. Metòd ak karakteristik ki gen rapò pou ekstrè rezistans batri entèn soti nan pwofil dinamik
3.1 Prensip ekstraksyon rezistans entèn ki baze sou pwofil dinamik
Pou ekstrè rezistans entèn batri a soti nan pwofil dinamik yo montre nan Figi 1, li nesesè pou swiv aktyèl I ak vòltaj V_ yo anvan kòmansman batman kè aktyèl la. Si yo konnen aktyèl, vòltaj, ak V_ nan yon sèten moman t, lè sa a dapre lalwa Ohm:
Kalkile rezistans nan moman sa a. Kle a se detèmine ki lè ak ki jan yo mete ajou V_ yo. Dapre chanjman nan aktyèl la soti nan tan t rive nan (t+1), li ka divize an twa sitiyasyon sa yo:
3.2. Mete ajou metòd V_ anba diferan chanjman aktyèl yo
Chanjman aktyèl yo soti nan 0 ki pa zewo (Senaryo 1):V{{0}}s yo mete ajou ak dènye valè vòltaj la lè aktyèl la te dènye 0 (sa vle di (V_t)). Metòd sa a depann sou tan detant ki genyen ant pulsasyon aktyèl la pou fè vòltaj batri a rive (oswa apwoche) vòltaj sikwi louvri (OCV). Plis tan detant la, pi egzak estimasyon rezistans batri a.
Chanjman aktyèl la soti nan yon valè ki pa zewo a yon lòt valè ki pa zewo (Senaryo 2):Sitiyasyon an konplèks. Si dènye tan san fè anyen konsa nan batri a kout, yo ka itilize kounye a ki estoke (V_) pou detèmine rezistans lan, men plis tan an san fè anyen konsa, se mwens egzak valè a vin. Pou jwenn yon modèl ki pi egzak, atik sa a inyore rezistans ekstrè yo nan ka sa yo. Gen de solisyon posib pou pwoblèm sa a:
Youn se konsidere chanjman aktyèl la soti nan valè aktyèl la, pou sitiyasyon 2 ka transfòme nan sitiyasyon 1 (sa vle di si I2- I2 {t-1}<€) and (I2 {t+1} - I2- t>€), Lè sa a, kite (V_s=V_t);
Dezyèmman, si yo konnen SOC batri a epi gen yon modèl relasyon ant OCV ak SOC, yo ka itilize relasyon sa a pou mete ajou V_s pou amelyore presizyon estimasyon rezistans entèn yo.
Aktyèl rete san chanjman (Senaryo 3):Si|mwen2- I2 {t+1} |<=&, V_s does not need to be updated. Simply calculate the resistance at time t+1 using the formula and proceed to the next iteration.
3.3 Enfliyans peryòd detant sou metòd ekstraksyon
The internal resistance is affected by the length of the current pulse, and it takes time for the battery to reach thermodynamic stability after the current interruption. Tracking the previous pulse length L and relaxation period length T is beneficial. By comparing the resistance identification results under two conditions: requiring a relaxation period at least as long as the previous current pulse (T>=L) and requiring only 1 second relaxation period (T>1), enfliyans peryòd detant sou pèfòmans metòd ekstraksyon an etidye. Valè rezistans entèn yo ekstrè nan de senaryo yo endike kòm R_i ak bar, respektivman {R}_i.
3.4 Karakteristik nan estime rezistans entèn yo
Akòz itilizasyon yon longè batman 18 segonn pou mezire rezistans entèn apre aje chak semèn, yo defini rezistans entèn yo ekstrè lè l sèvi avèk metòd yo pwopoze a kòm valè rezistans R_i=R{{3} } {i, 18s} apre 18 segonn. Aktyèl la nan pwofil la konsidere aje dinamik (Figi 1) sitou varye nan menm anplitid C-pousantaj, kidonk rezistans entèn batri a sèlman estime nan seri aktyèl la nan 9.5A-10.5A, ki ede yo. (1) izole depandans rezistans entèn yo sou aktyèl, epi (2) verifye metòd yo pwopoze a san patipri.
4. Relasyon ant rezistans batri entèn ak SOC, ak analiz de prediksyon laj batri
4.1 Relasyon ak Etablisman Modèl ant Rezistans Entèn ak SOC
Lwa varyasyon rezistans entèn ak SOC:Apre yo te afekte pa tanperati izolasyon, aktyèl (C-pousantaj), ak longè batman kè, rezistans entèn nan batri a teste sèlman chanje ak SOC ak ogmante ak aje batri. Etandone ke rezistans entèn batri a ogmante lè SOC a apwoche 0 ak 1, sèvi ak:
Dekri relasyon li ak SOC epi pran logaritm li pou montre linearite nan espas paramèt la, ki fasilite estimasyon paramèt la. Sipoze rezistans batri a pou yon semèn bay \ (w \)
Obeyi yon distribisyon nòmal ak yon mwayèn de {{0}} ak yon divèjans nan o-2, epi divèjans la pa varye ak semèn nan. Estime paramèt yo lè l sèvi avèk metòd maksimòm chans, an sipoze ke beta_ {1, w} ak beta_ {2, w} yo tou de mwens pase oswa egal a 0.
Modèl validation done eksperimantal:Ki baze sou pwofil la aje ak metòd mansyone pi wo a, valè rezistans entèn yo ekstrè (gade Figi 7 ak Figi 8, pwen nwa) yo te ekipe ak modèl ki anwo a. Liy ble a reprezante endèks rezistans logaritmik ki te espere a, zòn lonbraj la se entèval konfyans 95%, ak pwen wouj yo ak liy tirè yo reprezante valè mezi enspeksyon chak semèn ak valè modèl ki koresponn chak mwa, respektivman. Konpare rezilta yo anba de kondisyon peryòd detant, peryòd detant strik diminye kantite valè rezistans entèn yo, men siyifikativman diminye varyasyon an. Kalkile erè pousantaj absoli (APE) pou verifye presizyon metòd la. Nan pifò ka yo, APE medyàn nan Figi 9 se mwens pase 4.5%, ki endike ke metòd idantifikasyon rezistans entèn yo pwopoze a ka ranplase metòd tradisyonèl yo (ki mande pou batri a san fè anyen konsa pou 15 minit). Figi 11 montre ke sou tan, kòm paramèt beta a diminye, devyasyon estanda modèl la premye diminye epi apre sa ogmante. Diminisyon nan beta_ {1, w} ak beta{{10}} {2, w} lakòz rezistans entèn la ogmante pi vit lè SOC la apwoche 1. Paramèt beta a kontwole ansanm. minimòm espere rezistans entèn lè SOC a se 0.5, ki rete relativman estab pandan pwosesis la aje.
4.2. Prediksyon ak analiz de laj batri
Prensip prediksyon ki baze sou modèl:Ki baze sou modèl relasyon ant rezistans entèn ak SOC mansyone pi wo a, konnen valè SOC ak laj batri (semèn) ka byen predi rezistans entèn batri a. Sinon, li nesesè pou detèmine
Sèvi ak distribisyon pwobabilite pou estime laj batri a. Pou sa, li nesesè asime distribisyon pwobabilite SOC, nimewo sik, ak rezistans entèn SOC, distribisyon Joint nan semèn. Sipoze SOC ak nimewo sik yo endepandan anvan, SOC batri swiv yon distribisyon inifòm kontinyèl sou yon entèval inite, ak nimewo sik swiv yon distribisyon inifòm disrè sou yon seri sik posib. Dapre règ Bayes ak lwa pwobabilite total la, kalkile distribisyon an dèyè:
Rezime distribisyon an dèyè sik batri yo pa pondere medyàn ak segondè rejyon dansite posterior (HPD), kote rejyon an 95% HPD reprezante konbinezon rejyon an minimòm ak yon pwobabilite konbinezon (zòn anba koub la) nan 95%.
Analiz rezilta prediksyon anba diferan rezistans entèn ak SOC:Lè rezistans entèn la se 15m Ω, distribisyon pwobabilite a posterior nan 20% ak 80% SOC se prèske menm bagay la, ak yon seri medyàn pondéré de 17.4-24.7 semèn. Rejyon 95% HPD a kouvri tout peryòd aje a (1-38 semèn), ki fè li difisil pou distenge laj batri a. Sa a konsistan avèk lefèt ke rezistans entèn batri a sèlman ogmante pa 8.7% apre 38 semèn nan aje, epi paske beta_ {2, w} diminye pi vit pase beta_ {1, w. }, gen diferans nan distribisyon an dèyè nan 20% ak 80% SOC (gade Figi 12-14). Lè rezistans entèn la ogmante a 20m Ω, gen yon pwobabilite 95% ke batri a pral pi gran pase 22.8 semèn ak 27.5 semèn nan 20% ak 80% SOC, respektivman. Nan 50% SOC, distribisyon dèyè a gen yon pi gwo pwobabilite nan 1-10 semèn ak 23-38 semèn. Sa a se akòz diminisyon nan valè mezi rezistans entèn tou pre 50% SOC nan etap la byen bonè nan aje ak pousantaj yo akselerasyon diferan nan ogmantasyon rezistans entèn nan diferan SOC (al gade Figi 15-17).
5. Rezime
Idantifikasyon rezistans entèn ak metòd modèl:Etid sa a pwopoze yon metòd pou idantifye dirèkteman batri rezistans entèn nan pwofil aje dinamik ak modèl konpòtman degradasyon li yo. Lè w swiv ak anpil atansyon chanjman ki fèt nan pwofil aktyèl la ak lè l sèvi avèk lwa Ohm pou kalkile rezistans nan chak moman, rezistans entèn la defini kòm rezistans apre 18 segonn chaj kontinyèl, epi li limite a kondisyon ke peryòd detant la se omwen menm jan. lontan ke batman aktyèl la anvan. Rezistans entèn ekstrè pou yon semèn bay modèl kòm yon fonksyon lineyè logaritmik SOC, ki trè konsistan avèk rezistans entèn yo mezire pa metòd tradisyonèl yo.
Analiz estabilite rezistans entèn:Analiz la montre ke konpare ak pousantaj ki pi wo nan ogmantasyon rezistans entèn nan 20% ak 80% SOC, rezistans entèn la ekstrè tou pre 50% SOC se byen ki estab nan kèk semèn, ki se konplètman ki konsistan avèk rezilta yo jwenn pa metòd tradisyonèl yo.
Fondasyon an pou kalkile distribisyon pwobabilite a posterior nan laj batri:Metòd yo pwopoze a ka entegre nan fondasyon an pou kalkile distribisyon pwobabilite a posterior nan laj batri. Dapre valè rezistans entèn mezire ak SOC, yo ka detèmine distribisyon pwobabilite batri a ki gen \(w\) semèn fin vye granmoun, ki ede plis estime lavi itil ki rete (RUL) batri a, men pati sa a pral kite. pou rechèch nan lavni.
Anplis estimasyon RUL, yon lòt ekstansyon senp nan fondasyon rechèch sa a se aprann konpòtman SOC ak relasyon li ak itilizasyon batri, ki pa te adrese nan papye sa a epi yo ka eksplore plis nan lavni an pou jwenn yon konpreyansyon pi konplè sou pèfòmans batri ak optimize. jesyon batri.