Estimación de parámetros de baterías de litio utilizando técnicas de diseño basado en modelo

Abstract

En este proyecto se presenta la creación de un sistema de estimación de parámetros para una celda de batería de litio con el fin de establecer un circuito equivalente que represente la dinámica de una celda real, apoyado en un sistema de simulación con modelos aproximados al comportamiento de las baterías en distintos puntos de operación. El trabajo tomará como referencia la selección de la topología de un circuito eléctrico de mínimo orden, que represente la dinámica de una celda de batería real, a partir de arreglos RC e impedancia interna de la celda, cuya curva de carga y descarga sea utilizada para probar algoritmos de gestión de baterías. Para la estimación de parámetros del modelo se utilizó la Simscape Toolbox el software Simulink de Matlab®, lo cual permite establecer de manera automática el ajuste de los parámetros apropiados que describan adecuadamente la dinámica de la batería; con la información recopilada se presentará una base de datos que permitirá el desarrollo de pruebas de estimación y aproximación del comportamiento de las baterías de litio para su óptimo funcionamiento con la herramienta Parameter Estimation, y finalmente se realiza las prueba de validación de los parámetros a partir de la documentación de pruebas en diferentes puntos de operación de la celda. Se pudo demostrar que, a partir de un circuito equivalente de orden reducido, es posible representar la dinámica de una celda bajo condiciones de operación real. De igual forma se observó que el modelo de simulación propuesto y la herramienta de estimación de parámetros, permiten modelar la curva de carga y descarga de una batería antes diferentes gradientes de temperatura en la celda, lo cual es un insumo importante para futuros diseños y pruebas de diferentes algoritmos de gestión de baterías.