Una comparación del uso del Principio de Máximo de Pontryagin y técnicas de Aprendizaje por Refuerzo para la carga óptima de baterías de iones de litio
Autores: Rauh, Andreas; Lahme, Marit; Benzinane, Oussama
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Una comparación del uso del Principio de Máximo de Pontryagin y técnicas de Aprendizaje por Refuerzo para la carga óptima de baterías de iones de litio
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Desarrollo sostenible
Palabras clave
Sistemas de baterías
Almacenamiento de energía
Estado de carga
Estrategias de igualación
Resistores óhmicos
Estrategias de carga
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas de baterías son uno de los componentes más importantes para el desarrollo de almacenamiento de energía flexible para aplicaciones futuras. Estos comprenden el almacenamiento de energía tanto en el sector de la movilidad como en aplicaciones estacionarias. Para garantizar el funcionamiento seguro de múltiples celdas de batería conectadas en serie y en paralelo en un paquete de baterías, es esencial implementar estrategias de igualación del estado de carga (SOC). Generalmente, se pueden distinguir dos enfoques fundamentalmente diferentes. Por un lado, estos son enfoques pasivos para la igualación del SOC que se basan en incluir resistores óhmicos adicionales en un paquete de baterías a través de los cuales fluyen corrientes de igualación mientras las celdas conectadas correspondientemente tengan voltajes diferentes. A pesar de la simple implementación de tales circuitos de igualación, tienen una gran desventaja, a saber, el desperdicio de energía almacenada para realizar la igualación del SOC. Este desperdicio de energía va acompañado de la producción de calor óhmico, lo que lleva a la necesidad de refrigeración adicional para baterías con altas densidades de potencia. Por otro lado, se han investigado enfoques activos de igualación del SOC, que permiten la carga independiente de las celdas individuales. Especialmente, este último enfoque tiene un gran potencial para ser más eficiente en términos de energía. Además, el potencial para una reducción de la producción de calor óhmico puede contribuir a extender la vida útil de las celdas de batería. Para realizar la carga individual de las celdas de batería de manera energéticamente óptima, este documento proporciona una comparación de enfoques de optimización en forma cerrada sobre la base del principio máximo de Pontryagin y enfoques para el aprendizaje por refuerzo. Especialmente, se investiga su precisión y aplicabilidad para la implementación de estrategias óptimas de carga de celdas en línea.
Descripción
Los sistemas de baterías son uno de los componentes más importantes para el desarrollo de almacenamiento de energía flexible para aplicaciones futuras. Estos comprenden el almacenamiento de energía tanto en el sector de la movilidad como en aplicaciones estacionarias. Para garantizar el funcionamiento seguro de múltiples celdas de batería conectadas en serie y en paralelo en un paquete de baterías, es esencial implementar estrategias de igualación del estado de carga (SOC). Generalmente, se pueden distinguir dos enfoques fundamentalmente diferentes. Por un lado, estos son enfoques pasivos para la igualación del SOC que se basan en incluir resistores óhmicos adicionales en un paquete de baterías a través de los cuales fluyen corrientes de igualación mientras las celdas conectadas correspondientemente tengan voltajes diferentes. A pesar de la simple implementación de tales circuitos de igualación, tienen una gran desventaja, a saber, el desperdicio de energía almacenada para realizar la igualación del SOC. Este desperdicio de energía va acompañado de la producción de calor óhmico, lo que lleva a la necesidad de refrigeración adicional para baterías con altas densidades de potencia. Por otro lado, se han investigado enfoques activos de igualación del SOC, que permiten la carga independiente de las celdas individuales. Especialmente, este último enfoque tiene un gran potencial para ser más eficiente en términos de energía. Además, el potencial para una reducción de la producción de calor óhmico puede contribuir a extender la vida útil de las celdas de batería. Para realizar la carga individual de las celdas de batería de manera energéticamente óptima, este documento proporciona una comparación de enfoques de optimización en forma cerrada sobre la base del principio máximo de Pontryagin y enfoques para el aprendizaje por refuerzo. Especialmente, se investiga su precisión y aplicabilidad para la implementación de estrategias óptimas de carga de celdas en línea.