Dergiler / Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi / 2018 / Cilt: 24 - Sayı: 5

Elektrikli araç uygulamalarında kullanılan lityum bataryalar için göreceli kapasite tahmin yöntemi

A relative capacity estimation method for lithium batteries used in electric vehicle applications

Sayfa
809–816
Yayın Tarihi
2018-10-12
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Metodun geçerliliği deneysel olarak da teyit edilmiştir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Günümüzde fosil yakıt kullanımının çevresel zararları hakkındaki bilincin artması ve bu yakıtların rezervlerindeki azalmadan dolayı temiz ulaşım konusu ilgi çekmektedir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Diğer batarya türlerine kıyasla kendiliğinden boşalma oranlarının düşük olması ve yüksek enerji yoğunluğuna, yüksek güç yoğunluğuna ve yüksek açık devre gerilimlerine sahip olmaları nedeniyle lityum tabanlı bataryalar EA uygulamalarında yoğunlukla tercih edilir.
💡
Sonuç & Katkı:Metodun geçerliliği deneysel olarak da teyit edilmiştir.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Lityum-İyon batarya · Elektrikli araçlar · Batarya sağlık durumu

Özet

Günümüzde fosil yakıt kullanımının çevresel zararları hakkındaki bilincin artması ve bu yakıtların rezervlerindeki azalmadan dolayı temiz ulaşım konusu ilgi çekmektedir. Elektrikli Araçlar (EA) bu alandaki önemli alternatiflerdendir. Diğer batarya türlerine kıyasla kendiliğinden boşalma oranlarının düşük olması ve yüksek enerji yoğunluğuna, yüksek güç yoğunluğuna ve yüksek açık devre gerilimlerine sahip olmaları nedeniyle lityum tabanlı bataryalar EA uygulamalarında yoğunlukla tercih edilir. Bataryaların performansı zaman ve kullanım ile azalır. Bu nedenle EA uygulamalarında bataryanın sağlık ve ömür bilgisi önemlidir. Bu çalışmada batarya sağlığı Göreceli Kapasite (GK) cinsinden ifade edilmiş ve basit bir GK tahmin metodu önerilmiştir. GK bataryanın güncel ve nominal kapasite değerlerinin karşılaştırılmasıdır. Önerilen metotta GK bataryanın Referans Çevrim Sayısı (RÇS) kullanılarak elde edilmektedir. Bu amaçla bataryanın terminal geriliminin belirli sinyaller altında değişimine bağlı olarak bir RÇS modeli geliştirilmiştir. Daha önceki çalışmalarda önerilmiş bir batarya modeli yaşlanma etkilerini de içerecek şekilde geliştirilmiş, bataryanın farklı RÇS’deki davranışının benzetimi yapılmıştır. Farklı RÇS’deki bataryaların aynı test sinyaline verdikleri tepkiler terminal gerilimindeki değişimler üzerinden incelenmiştir. Bu değişimler sayısal büyüklüklere dönüştürülerek RÇS modeli oluşturulmuş, RÇS-GK ilişkisinden faydalanılarak GK elde edilmiştir. Metodun geçerliliği deneysel olarak da teyit edilmiştir.

Abstract

Depending on the consciousness about environmental harms of fossil fuel usage and depletion in their reserves, the interest on clean transportation is rising today. Electric vehicles (EV) are important alternatives on clean transportation. In EV applications, lithium based batteries are commonly preferred due to their relatively high energy and power densities, higher open circuit voltages and lower self-discharge rates, when compared to other secondary battery types. Performance of a battery decreases with age. Therefore battery health and life information is important for reliable operation in EV applications. In this study battery health is represented in terms of relative capacity (RC) which is the comparison between actual and nominal capacity values of a battery and a simple RC estimation method is proposed. In the method, RC is estimated by using relative cycle number by using reference cycle number (RCN). For this purpose a RCN model, which is based on the change of terminal voltage under a significant load signal, is developed. A battery model, which was proposed in an earlier study is improved in order to reflect aging effects. Behaviors of batteries in different reference cycles are simulated. Different responses of batteries to the same load signal, by means of differences in terminal voltages are investigated. These differences are transformed to numerical quantities to develop RCN model and thereafter RC is estimated by using the relationship between RCN and RC. The method is validated with experiments.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

SARIKURT, T., BALIKÇI, A. (2018). Elektrikli araç uygulamalarında kullanılan lityum bataryalar için göreceli kapasite tahmin yöntemi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt: 24 - Sayı: 5, 809–816. https://ajindex.com/articles/42302

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (15)

  1. Ajanovic A. “The future of electric vehicles: prospects and impediments”. Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment, 4(6), 521-536, 2015.
  2. Deng D. “Li-Ion batteries: basics, progress, and challenges”. Energy Science & Engineering, 3(5), 385-418, 2015.
  3. Scrosati B, Garche, J. “Lithium batteries: Status, prospects and future”. Journal of Power Sources, 195(9), 2419-2430, 2010.
  4. Köhler U, Kümpers J, Ullrich M. “High performance nickel-metal hydride and lithium-ion batteries”. Journal of Power Sources, 105(1), 139-144, 2002.
  5. Nazri GA, Pistoia G. Lithium Batteries, Science and Technology. New York, USA, Springer Science & Business. 2008.
  6. Vetter J, Novak P, Wagner MR, Veit C, Möller KC, Besenhard JO, Winter M, Wohlfahrt-Mehrens M, Vogler C, Hammouche A. “Ageing mechanisms in lithium-ion batteries”. Journal of Power Sources, 147(1-2), 269-281, 2005.
  7. Hatzell KB, Sharma A, Fathy HK. “A survey of long-term health modeling, estimation, and control of Lithium-ion batteries: Challenges and opportunities”. American Control Conference, Montreal, Canada, 27-29 June 2012.
  8. Berecibar M, Gandiaga I, Villareal I, Omar N, van Mierlo J, van den Bossche P. “Critical review of state of health estimation methods of Li-ion batteries for real applications”. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 56, 572-587, 2016
  9. Fei Z, Guangjun L, Lijin F. “Battery state estimation using Unscented Kalman Filter”. International Conference on Robotics and Automation, ICRA ’09, Kobe, Japan, 12-17 May 2009.
  10. Lee S, Kim J, Lee J, Cho BH. “State-of-charge and capacity estimation of lithium-ion battery using a new open-circuit voltage versus state-of-charge”. Journal of Power Sources, 185(2), 1367-1373, 2008.
  11. Plett, GL. “Extended Kalman filtering for battery management systems of LiPB-based HEV battery packs: Part 3. State and parameter estimation”. Journal of Power Sources, 134(2), 277-292, 2004.
  12. Remmlinger J, Bucholz M, Soczka-Guth T, Dietmayer K. “On-board state-of-health monitoring of lithium-ion batteries using linear parameter-varying models”. Journal of Power Sources, 239, 689-695, 2013.
  13. Kim IS. “A technique for estimating the state of health of lithium batteries through a dual-sliding-mode observer”. IEEE Transactions on Power Electronics, 25(4), 1013-1022, 2010.
  14. Singh P, Reisner D. “Fuzzy logic-based state-of-health determination of lead acid batteries”. 24th Annual International Telecommunications Energy Conference, Montreal, Quebec, Canada, 29 September-2 October 2002
  15. Zenati A, Des