Model litij-ionske baterijske celice

• Main Author: STRMŠNIK, SIMON
• Other Authors: Drobnič, Klemen
• Format: Bachelor Thesis
• Language: Slovenian
• Published: 2022
• Subjects: Li-ion; baterija; model; nadomestno vezje; parametri; napetost odprtih sponk; stopnja napolnjenosti; statične lastnosti; dinamične lastnosti; battery; equivalent circuit; parameters; open-circuit voltage; state of charge; static characteristics; dynamic characteristics; sami
• Online Access: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?id=140167; https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?id=160848&dn=; https://plus.cobiss.net/cobiss/si/sl/bib/121146115; https://hdl.handle.net/20.500.12556/RUL-140167

Jedro diplomske naloge je načrtovanje matematičnega modela litij-ionske baterijske celice, ki temelji na ekvivalentnem električnem nadomestnem vezju in kar najbolje odseva delovanje prave baterijske celice. Prav ta tip baterij je danes tehnološko najbolj dovršen in dosega zavidljive energijske gostote. Dober model baterije je potreben, saj omogoča nadzor nad optimalnim delovanjem celice v okviru tokovnih, napetostnih in temperaturnih omejitev. Z modelom želimo zajeti tako statične kot tudi dinamične lastnosti baterije. V splošnem nadomestno vezje baterijske celice sestavlja kombinacija idealnega napetostnega vira, členov z uporom in kondenzatorjem (RC-členi) in upor, ki predstavlja notranjo upornost baterije. Več RC-členov vključimo v vezje, natančnejši je model, vendar hkrati tudi zahtevnejši za analizo in parametrizacijo. Karakteristike baterije so izrazito nelinearne, zato izberemo takšen model, ki zagotavlja nek smiseln kompromis med zahtevnostjo in natančnostjo. Za določitev vrednosti elementov nadomestnega vezja in za končno verifikacijo modela opravimo vrsto meritev. Prav tako izpeljemo matematično ozadje za določitev parametrov nadomestnega vezja na podlagi meritev. Izhod modela najprej primerjamo z rezultati treh meritev, kjer celico obremenimo z tokovnimi stopnicami različnih amplitud, ki hkrati služijo za parametrizacijo modela. Nato preverimo, kako se model obnese ob neki naključni tokovni obremenitvi, s čimer verificiramo model. Na koncu model posplošimo na večji baterijski sklop, katerega sami izdelamo. Tekom dela naletimo na mnoge praktične in računske probleme, a kljub omejitvam z modelom dobimo zadovoljive rezultate. The thesis adresses a design of a mathematical model for a Li-ion battery cell, based on an equivalent electrical circuit that reflects the performance of a real battery cell as accurate as possible. Research into Li-ion battery type is of interest because it is currently the most technologically sophisticated in terms of the achieved energy densities. A good battery model is ...