Modelado basado en datos y estimación de voltaje de circuito abierto de baterías de iones de litio
Autores: Silva-Vera, Edgar D.; Valdez-Resendiz, Jesus E.; Escobar, Gerardo; Guillen, Daniel; Rosas-Caro, Julio C.; Sosa, Jose M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado basado en datos y estimación de voltaje de circuito abierto de baterías de iones de litio
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Metodología basada en datos
Baterías de iones de litio
Voltaje de circuito abierto
Estado de carga
Celda de batería
Voltaje terminal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo presenta una metodología basada en datos para modelar baterías de iones de litio, que incluye la estimación del voltaje de circuito abierto y del estado de carga. Utilizando la metodología propuesta, la dinámica de una celda de batería puede ser capturada sin necesidad de modelos teóricos explícitos. Este enfoque solo requiere la adquisición de dos variables fácilmente medibles: la corriente de descarga y el voltaje terminal. Los datos adquiridos se utilizan para construir un sistema diferencial lineal, que es manipulado algebraicamente para formar una representación de espacio-estado de la celda de la batería. El modelo resultante fue probado y comparado con curvas reales de descarga. Los resultados preliminares mostraron que el estado de carga de la batería se puede calcular con precisión limitada utilizando un modelo que considera un voltaje de circuito abierto constante. Para mejorar la precisión del modelo identificado, se implementa un algoritmo de mínimos cuadrados recursivos modificado dentro del método basado en datos para estimar el voltaje de circuito abierto de la batería. Estos últimos resultados mostraron un seguimiento muy preciso de la dinámica de descarga real de la batería, incluido el voltaje terminal y el estado de carga. La metodología basada en datos propuesta podría simplificar la implementación de estrategias de control adaptativo en soluciones a mayor escala y sistemas de gestión de baterías con la interconexión de múltiples celdas de batería.
Descripción
Este artículo presenta una metodología basada en datos para modelar baterías de iones de litio, que incluye la estimación del voltaje de circuito abierto y del estado de carga. Utilizando la metodología propuesta, la dinámica de una celda de batería puede ser capturada sin necesidad de modelos teóricos explícitos. Este enfoque solo requiere la adquisición de dos variables fácilmente medibles: la corriente de descarga y el voltaje terminal. Los datos adquiridos se utilizan para construir un sistema diferencial lineal, que es manipulado algebraicamente para formar una representación de espacio-estado de la celda de la batería. El modelo resultante fue probado y comparado con curvas reales de descarga. Los resultados preliminares mostraron que el estado de carga de la batería se puede calcular con precisión limitada utilizando un modelo que considera un voltaje de circuito abierto constante. Para mejorar la precisión del modelo identificado, se implementa un algoritmo de mínimos cuadrados recursivos modificado dentro del método basado en datos para estimar el voltaje de circuito abierto de la batería. Estos últimos resultados mostraron un seguimiento muy preciso de la dinámica de descarga real de la batería, incluido el voltaje terminal y el estado de carga. La metodología basada en datos propuesta podría simplificar la implementación de estrategias de control adaptativo en soluciones a mayor escala y sistemas de gestión de baterías con la interconexión de múltiples celdas de batería.