Моделирование многоэлементных литий-ионных батарей в энергообеспечивающих комплексах автономных объектов

Abstract

При расчете и разработке накопителей на базе многоэлементной литий-ионной батареи, а также системы контроля и управления его параметрами необходимо оценить поведение одиночного аккумулятора в процессе разряда, заряда и в экстремальных условиях при критических значениях основных параметров. Разработка полномасштабной и достоверной модели, а также экспериментальное подтверждение выбранной модели является актуальной инженерной задачей. При этом модель должна отличаться простотой реализации и относительно небольшим объемом и приемлемой скоростью вычислительных операций. Для моделирования многоэлементной аккумуляторной батареи из ячеек с известными и схожими характеристиками, а также для проектировки и разработки систем по контролю и управлению многоэлементной батареей эмпирическая модель на основе эквивалентной схемы обладает достаточной простотой реализации, а также достаточной точностью оценки параметров аккумуляторной батареи. Эквивалентная схема была составлена при помощи языка и блоков Simscape в среде MATLAB. Каждый элемент схемы представляет собой набор экспериментально полученных значений основных параметров литий-ионного аккумулятора. Также в работе рассмотрена модель литий-ионного аккумулятора из библиотеки Simulink MATLAB. На основе результатов сравнения экспериментальных и смоделированных данных даны рекомендации в выборе модели при разработке системы контроля и управления литий-ионной аккумуляторной батареи.To develop multi-element lithium-ion batteries, one needs to understand a single battery. The development of reliable and accurate models of lithium-ion battery is the actual engineering problem. This model should be easy to use and calculating. The empirical model based on the equivalent circuit is easy for the implementation and sufficient precision evaluation of the battery parameters for the modeling of battery cells with known characteristics and for the BMS design (battery management systems). The equivalent circuit has been drawn up with the help of the language and Simscape blocks in MATLAB. Each circuit element is a set of experimentally obtained values of the basic parameters of the lithium-ion battery. Also, the paper considers the model of a lithiumion battery from Simulink MATLAB libraries. On the basis of comparison of experimental and simulated data recommendations for choosing a model at the development of lithium-ion battery monitoring and control system are provided.