مشخصه یابی و مدلسازی باتری یون لیتیم با استفاده از امپدانس و با در نظر گرفتن گرادیان دمایی داخلی

Impedance Characterization and Modeling of Lithium-Ion Batteries Considering the Internal Temperature Gradient

چکیده

امپدانس برای مدیریت باتری یون لیتیم در لوازم نقلیه‌ی الکتریکی (EV) لازم بوده و مشخصه یابی امپدانس به شناسایی و پیش بینی وضعیت کمک می کند. مطالعات بسیاری در رابطه با مشخصه یابی امپدانس و فاکتورهای مؤثر بر آن انجام شده اند. با این حال، مطالعات کمتری در مورد تأثیر گرادیان دمایی داخلی (که توسط تولید حرارت در حین فرایند به وجود می آید) در دسترس هستند. ما در این کار تأثیر گرادیان دمایی داخلی را بر مشخصه یابی امپدانس و مدلسازی امپدانس مطالعه کرده و مدل چندپارچه ای را برای نمایش امپدانس با در نظر گرفتن گرادیان دمایی ارائه دادیم.

آزمایشات متعددی شامل آزمایش با گرادیان دمایی ساختگی، طراحی و اجرا شدند تا تأثیر گرادیان دمایی داخلی روی امپدانس باتری مشخص شود. بر اساس نتایج آزمایش ها، پارامترهای مدل امپدانس غیر خطی به دست آمدند و رابطه‌ی بین پارامترها و دما مشخص گردید. نتایج تجربی نشان می دهند که گرادیان دمایی بر امپدانس باتری تأثیر داشته و می توان توزیع دما را به صورت خطی در نظر گرفت. نتایج مختلف نشان می دهند که مدل پیشنهادی عملکرد خوبی داشته و برای شرح مشخصه یابی واقعی باتری با گرادیان دمایی داخلی قابل استفاده است.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Battery impedance is essential to the management of lithium-ion batteries for electric vehicles (EVs), and impedance characterization can help to monitor and predict the battery states. Many studies have been undertaken to investigate impedance characterization and the factors that influence impedance. However, few studies regarding the influence of the internal temperature gradient, which is caused by heat generation during operation, have been presented. We have comprehensively studied the influence of the internal temperature gradient on impedance characterization and the modeling of battery impedance, and have proposed a discretization model to capture battery impedance characterization considering the temperature gradient.

Several experiments, including experiments with artificial temperature gradients, are designed and implemented to study the influence of the internal temperature gradient on battery impedance. Based on the experimental results, the parameters of the non-linear impedance model are obtained, and the relationship between the parameters and temperature is further established. The experimental results show that the temperature gradient will influence battery impedance and the temperature distribution can be considered to be approximately linear. The verification results indicate that the proposed discretization model has a good performance and can be used to describe the actual characterization of the battery with an internal temperature gradient.