El diseño del observador Takagi-Sugeno para la estimación de la vida útil restante del sistema de batería de iones de litio bajo fallas
Autores: Kukurowski, Norbert; Pazera, Marcin; Witczak, Marcin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
El diseño del observador Takagi-Sugeno para la estimación de la vida útil restante del sistema de batería de iones de litio bajo fallas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Batería
Fallas
Estimación
Observador
Li-ion
Sistema
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 47
Citaciones: Sin citaciones
Entre los esquemas de estimación existentes de un estado de carga de batería, la mayoría se basan en la suposición de que nunca ocurrirán fallas en el sistema. Sin embargo, las fallas pueden tener un impacto crucial en la precisión de la estimación del estado de carga. El artículo propone un diseño novedoso de observador para estimar el estado de carga y la vida útil restante de un sistema de batería de Li-ion bajo fallas de medición de voltaje y corriente. El enfoque comienza con la conversión del sistema de batería en la forma descriptor Takagi-Sugeno, donde el estado incluye los estados originales junto con las fallas de medición de voltaje y corriente. Además, las perturbaciones externas están acotadas por una elipsoide basada en el enfoque de Acotamiento Cuadrático, lo que garantiza la estabilidad del sistema. Se considera el modelo de circuito equivalente de segundo orden Resistor-Capacitor para verificar el rendimiento y la corrección del observador propuesto. Posteriormente, se diseña un modelo de batería real con datos experimentales de la batería de Li-ion 18650 proporcionados por el banco de pruebas de la NASA. Otro experimento trata sobre un vehículo guiado automatizado alimentado con una batería cuya vida útil restante se estima. Finalmente, se comparan los resultados con otro esquema de estimación basado en el mismo banco de pruebas.
Descripción
Entre los esquemas de estimación existentes de un estado de carga de batería, la mayoría se basan en la suposición de que nunca ocurrirán fallas en el sistema. Sin embargo, las fallas pueden tener un impacto crucial en la precisión de la estimación del estado de carga. El artículo propone un diseño novedoso de observador para estimar el estado de carga y la vida útil restante de un sistema de batería de Li-ion bajo fallas de medición de voltaje y corriente. El enfoque comienza con la conversión del sistema de batería en la forma descriptor Takagi-Sugeno, donde el estado incluye los estados originales junto con las fallas de medición de voltaje y corriente. Además, las perturbaciones externas están acotadas por una elipsoide basada en el enfoque de Acotamiento Cuadrático, lo que garantiza la estabilidad del sistema. Se considera el modelo de circuito equivalente de segundo orden Resistor-Capacitor para verificar el rendimiento y la corrección del observador propuesto. Posteriormente, se diseña un modelo de batería real con datos experimentales de la batería de Li-ion 18650 proporcionados por el banco de pruebas de la NASA. Otro experimento trata sobre un vehículo guiado automatizado alimentado con una batería cuya vida útil restante se estima. Finalmente, se comparan los resultados con otro esquema de estimación basado en el mismo banco de pruebas.