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

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.

---

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.