팽창력을 이용한 LiFePO4 배터리의 SOC 추정 방법
문학 감상: 방법론 ;팽윤력을 이용한 LiFePO4 배터리의 SOC 추정
저자 정보 및 기사 요약
2022년 베이징 과학 기술 대학의 페이페이 쉬 박사는 LFP 배터리의 확장력 곡선을 기반으로 배터리 SOC를 추정하는 방법을 개발했습니다. 실험 검증을 통해 배터리의 다양한 작동 조건에서 확장력이 전압보다 SOC의 변화에 더 민감한 것으로 나타났습니다. 따라서 본 논문에서는 SOC의 팽창력을 추정하는 방법을 제안하였다. 첫째, 팽창력과 SOC 사이의 비단조적 변화 문제를 해결할 수 있는 팽창력 모델을 구축하기 위해 LSSVM을 사용하였다. 모델의 적용성과 예측 정확도를 향상시키기 위해 플로팅 윈도우 방법과 결합하여 제안된 SOC 추정 방법은 서로 다른 주변 온도와 배터리의 서로 다른 예압 하에서 1%~0.54%의 예측 오류를 달성하고,
시험 계획
1. ;이 실험에 사용된 LFP 배터리는 다음 표에 나와 있습니다.
표 1: 배터리 정보
2. ;시험장비 및 공정 : ~ 안에 -현장 팽창 시험기(IEST -SWE2100 ) 및 충방전 장비
(CT -8002-5V100A-NTFA ). ;아래 그림과 같이.
그림 1. 팽창력 시험 장비
그림 2. 배터리 테스트 프로세스
결과 분석
그림 3은 1/25C 배율에서 얻은 전압 곡선과 팽창력 변화 곡선을 보여줍니다. 27%~94% SOC에서 전압 곡선에 전압 안정기가 있음을 그림에서 명확하게 볼 수 있습니다. 이때 전압 변화는 0.07V에 불과하다. 그러나 이 범위에서 팽창력의 변화는 매우 명백합니다. 이 단계에서의 팽창력 변화는 주로 LiC12에서 LiC6로의 음극 흑연의 상전이에 의해 발생하며, 이는 팽창력을 사용하여 SOC를 추정하는 것이 매우 유망함을 나타냅니다. 범위는 단조롭지 않기 때문에 예측의 정확도에도 문제가 됩니다.
그림 3. 준정적 조건에서 SOC에 따른 전압 및 팽창력의 변화
SOC 예측 모델을 검증하기 위해 서로 다른 예하중(15kg 및 30kg)과 서로 다른 시험 온도(25℃ 및 45℃)로 두 가지 동적 조건(NEDC 및 서머타임 )에서 팽창력 실험을 수행했습니다. 그림 4에서 볼 수 있듯이 결과는 20%~90% SOC에서 여전히 명백한 전압 플랫폼이 있음을 보여주고 팽창력의 변화 추세는 정전류 충전 모드에서와 유사하여 팽창력이 다음과 같음을 나타냅니다. 전류의 동적 변화에는 민감하지 않지만 SOC의 변화에는 매우 민감합니다. 이것은 주로 전압이 전극 표면의 이온 농도 변화에 의존하고 확장력이 전극 체상의 이온 농도 변화이기 때문입니다. 게다가,
그림 4. NEDC 및 서머타임 사이클 조건에서 팽윤력 및 전류 전압 곡선
다음으로 저자는 LSSVM 모델을 설정하고 지속적으로 훈련 및 최적화하고 AUKF와 결합하여 SOC를 예측합니다. 이를 통해 다양한 온도, 다양한 현재 동적 조건 및 다양한 예압에 대한 SOC 예측을 실현할 수 있습니다.
그림 5. AUKF 및 LSSVM 기반 SOC 추정 흐름도
요약
본 논문에서는 팽창력을 이용하여 LFP 배터리의 SOC를 추정하는 새로운 방법을 소개한다. LSSVM 및 AUKF 알고리즘을 기반으로 추정 오류는 1% 미만일 수 있으며 온도, 동적 전류 및 예압의 다양한 작동 조건에 적용할 수 있습니다. 향후 이 방법은 다른 배터리 시스템으로 확장될 것으로 예상되며, 다른 소 및 저온 조건에서 배터리에 대한 SOC 예측 모델을 추가로 설정할 수도 있습니다.
원본 문서
쉬 페이페이, 리 준추, 차오 쉬에, 펑춘 선. 확장력을 활용하는 LiFePO4 배터리용 동시 충전 상태 추정기. 에너지 저장 저널, 50 (2022) 104559.
IEST 관련 시험장비 추천
SWE 시리즈 현장 팽창 분석 시스템(IEST ): 고정밀 두께 측정 센서가 장착된 매우 안정적이고 신뢰할 수 있는 자동화 플랫폼을 사용하여 전기 코어의 전체 충전 방전 프로세스의 두께 변화 및 변화율을 측정할 수 있습니다. 다음과 같은 기능을 달성할 수 있습니다.
1. 일정한 압력에서 배터리 팽창 두께 곡선을 테스트합니다.
2. 일정한 갭 조건에서 배터리 팽창력 곡선을 테스트합니다.
3. 배터리 압축 성능 테스트: 응력-변형률 곡선 압축 계수.
4. 배터리 확장력의 단계별 테스트.
5. 다른 온도 제어: - 20~80 ℃.
