Module-Level Modelling Approach for Li-Ion Batteries: a Cloud-based Digital Twin Simulation Platform

• ZUZENDARIAK: Dr. Eduardo Miguel Garcia de Cortazar eta Dr. Unai Iraola Iriondo
• UNIBERTSITATEA: Mondragon Unibertsitatea

LABURPENA

Eskala handiko Litio-Ioizko Bateriek (LIBek) etengabeko hazkunde eta bilakaera daramate. MWh-rarteko energia biltegiratzeko gai diren instalazio handi eta sendo hauek eratzeko bateria askoren arteko konexioa beharrezkoa da. Energia elektrikoaren biltegiratze-sistemen artean, LIBak etorkizun handiko irtenbide gisa nabarmentzen dira hauen prezioa jaitsi eta fabrikazioaren eraginkortasuna hobetu den neurrian. Honela, LIBen instalazioa bideragarriagoa da eta hauen eskaria azkar handitu da energiaren funtsezko aplikazioetan, hala nola ibilgailu elektrikoetan eta aplikazio geldikorretan. LIBen testuinguruan, eta bereziki LIBen moduluetan, hauek osatzen dituzten zelulen arteko heterogeneotasun eta desoreka indibidualak erronka teknologiko esanguratsua dira. Izan ere, ezberdintasun horiek modulu osoaren eraginkortasun energetikoa eta bizitza erabilgarria arriskuan jar ditzakete. Banakako zelda horien esparruan ikerketa ugari egin diren arren, barne-efektu guztien kontsiderazio eta konplexutasunen modulu-mailako ulermenean gabezia nabarmena dago. Testuinguru honetan, tesi honek bateriaren ereduak modulu-mailan garatzeko metodologia berritzailea aurkeztu du. Eredu horiek efektu termiko eta elektrikoak algoritmoen bidez deskribatzen dituzte. Horrez gain, bateriaren karga-egoera (SoC, ingelesezko siglen arabera) estimatzen duen algoritmoa proposatu da. Modulu-mailako ereduak zelda-mailan erabili ohi diren zirkuitu baliokideen estrapolazioan oinarritzen dira. Modu honetan, zelda guztiak eta hauen elkarrekintzak kontuan hartzen dituen modulu-mailako eredu termikoa eta zelda bakoitza paraleloan simulatuko duen eredu elektrikoa ere proposatu dira. Jarraian, eredu horiek hodeian oinarritutako simulazio-plataforma batean inplementatzeko estrategia aurkeztu da. Oro har, metodologia honek moduluko zelda bakoitzaren egoera estimatzeko eta arazo potentzialak identifikatzeko beharrezko konputazio-ahalmena duen ingurunea eskaintzen du. Metodologia honen balioztatzean prototipo bat eraiki eta entseatu da eredu termiko, elektriko eta SoC estimatzaileak zuzen funtzionatzen dutela frogatzeko. Eredu huek modulua osatzen duten zelda bakoitzaren portaera elektriko eta termikoak irudikatzen dituzte eta, hala, sistema modu egokian monitorizatu daiteke.