Phương pháp ước tính SOC của pin LiFePO4 bằng cách sử dụng lực giãn nở

Đánh giá cao văn học: Một phương pháp để Ước tính SOC của pin LiFePO4 bằng cách sử dụng lực trương nở

Thông tin tác giả và tóm tắt bài viết

Vào năm 2022, Tiến sĩ Peipei Xu của Đại học Khoa học và Công nghệ Bắc Kinh đã phát triển một phương pháp ước tính SOC của pin dựa trên đường cong lực giãn nở của pin LFP. Qua xác minh thực nghiệm, người ta thấy rằng trong các điều kiện làm việc khác nhau của pin, lực giãn nở nhạy cảm hơn với sự thay đổi của SOC so với điện áp. Do đó, bài báo này đề xuất một phương pháp để ước tính lực mở rộng của SOC. Đầu tiên, LSSVM được sử dụng để xây dựng mô hình lực mở rộng, có thể giải quyết vấn đề thay đổi không đơn điệu giữa lực mở rộng và SOC, Kết hợp với phương pháp cửa sổ nổi để cải thiện khả năng ứng dụng và độ chính xác dự đoán của mô hình, phương pháp ước tính SOC được đề xuất có thể đạt được sai số dự đoán là 1% ~ 0,54% dưới các nhiệt độ môi trường khác nhau và các mức tải trước khác nhau của pin,

kế hoạch thử nghiệm

1. Pin LFP được sử dụng trong thí nghiệm này được hiển thị trong bảng sau:

Bảng 1: Thông tin về Pin

2. Thiết bị và quy trình kiểm tra: máy kiểm tra độ giãn nở tại chỗ (IEST-SWE2100) và thiết bị sạc và xả

(CT-8002-5V100A-NTFA). Như thể hiện trong hình bên dưới.

Hình 1. Thiết bị kiểm tra lực giãn nở

Hình 2. Quy trình kiểm tra pin

Phân tích kết quả

Hình 3 cho thấy đường cong điện áp và đường cong thay đổi lực giãn nở thu được ở độ phóng đại 1/25C. Có thể thấy rõ từ hình vẽ rằng có một ổn định điện áp trong đường cong điện áp ở mức 27%~94% SOC. Lúc này điện áp thay đổi chỉ 0,07V. Tuy nhiên, sự thay đổi lực lượng mở rộng trong phạm vi này là rất rõ ràng. Sự thay đổi lực giãn nở trong giai đoạn này chủ yếu là do sự chuyển pha của than chì catốt từ LiC12 sang LiC6, cho thấy rất có triển vọng sử dụng lực giãn nở để ước tính SOC, tuy nhiên, người ta cũng thấy rằng sự thay đổi của lực giãn nở trong giai đoạn này phạm vi không đơn điệu, vì vậy nó cũng sẽ thách thức tính chính xác của dự đoán.

Hình 3. Sự thay đổi của điện áp và lực giãn nở với SOC trong điều kiện bán tĩnh

Để xác minh mô hình dự đoán SOC, các thí nghiệm về lực giãn nở đã được thực hiện trong hai điều kiện động (NEDC và DST) với tải trọng đặt trước khác nhau (15kg và 30kg) và nhiệt độ thử nghiệm khác nhau (25℃ và 45℃). Như được hiển thị trong Hình 4, kết quả cho thấy vẫn có một nền tảng điện áp rõ ràng ở mức 20% ~ 90% SOC và xu hướng thay đổi của lực mở rộng tương tự như ở chế độ sạc dòng điện không đổi, cho thấy lực mở rộng là không nhạy cảm với sự thay đổi động của dòng điện, nhưng rất nhạy cảm với sự thay đổi của SOC. Điều này chủ yếu là do điện áp phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ ion trên bề mặt điện cực và lực giãn nở là sự thay đổi nồng độ ion của pha thân điện cực. Ngoài ra,

Hình 4. Lực trương nở và đường cong điện áp hiện tại trong điều kiện chu trình NEDC và DST

Tiếp theo, tác giả thiết lập mô hình LSSVM, liên tục đào tạo và tối ưu hóa nó, kết hợp với AUKF để ​​dự đoán SOC, có thể thực hiện dự đoán SOC cho các nhiệt độ khác nhau, điều kiện động hiện tại khác nhau và tải trước khác nhau.

Hình 5. Lưu đồ ước tính SOC dựa trên AUKF và LSSVM

Bản tóm tắt

Trong bài báo này, tác giả giới thiệu một phương pháp mới để ước tính SOC của pin LFP bằng cách sử dụng lực giãn nở. Dựa trên thuật toán LSSVM và AUKF, lỗi ước tính có thể nhỏ hơn 1% và có thể áp dụng cho các điều kiện hoạt động khác nhau về nhiệt độ, dòng điện động và tải trước. Trong tương lai, phương pháp này dự kiến ​​sẽ được mở rộng sang các hệ thống pin khác và nó cũng có thể tiếp tục thiết lập các mô hình dự đoán SOC cho pin trong các điều kiện nhiệt độ thấp và SOH khác nhau.

Tài liệu gốc

Peipei Xu, Junqiu Li, Qiao Xue, Fengchun Sun. Công cụ ước tính trạng thái sạc đồng bộ cho pin LiFePO4 tận dụng lực giãn nở. Tạp chí Lưu trữ Năng lượng, 50 (2022) 104559.

Đề xuất thiết bị kiểm tra liên quan đến IEST

Hệ thống phân tích mở rộng tại chỗ sê-ri SWE (IEST): sử dụng nền tảng tự động hóa có độ ổn định cao và đáng tin cậy, được trang bị cảm biến đo độ dày có độ chính xác cao, nó có thể đo sự thay đổi độ dày và tốc độ thay đổi của toàn bộ quá trình phóng điện của lõi điện, và có thể đạt được các chức năng sau:

1. Kiểm tra đường cong độ dày phồng của pin dưới áp suất không đổi.

2. Kiểm tra đường cong lực phồng của pin trong điều kiện khe hở không đổi.

3. Kiểm tra hiệu suất nén của pin: mô đun nén đường cong ứng suất.

4. Từng bước kiểm tra lực mở rộng của pin.

5. Kiểm soát nhiệt độ khác nhau: - 20~80 ℃.