ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG SoC CHO CÁC CELL PIN LITHIUM-ION DỰA TRÊN TỐI ƯU HÓA CÓ RÀNG BUỘC NHIỆT ĐỘ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ GIÀ HÓA

Tạ Quang Duy; Nguyễn Văn Chí

doi:10.34238/tnu-jst.12044

ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG SoC CHO CÁC CELL PIN LITHIUM-ION DỰA TRÊN TỐI ƯU HÓA CÓ RÀNG BUỘC NHIỆT ĐỘ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ GIÀ HÓA

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 13/02/25 Ngày hoàn thiện: 27/02/25 Ngày đăng: 27/02/25

Các tác giả

1. Tạ Quang Duy , Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Vĩnh Phúc
2. Nguyễn Văn Chí, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt

Bài báo này trình bày phương pháp điều khiển cân bằng SoC tích cực tối ưu có xét đến ảnh hưởng của già hóa cho các cell pin Lithium Ion trong chuỗi nối tiếp sử dụng mạch chuyển đổi CuK. Với mục đích điều khiển quá trình cân bằng SoC cho các cell trong chuỗi đảm bảo dòng và nhiệt độ của các cell không được vượt quá các giới hạn kỹ thuật cho phép tương ứng với mức độ già hóa của các cell, bài toán điều khiển tối ưu được thiết lập dựa trên các ràng buộc về dòng cân bằng, nhiệt độ và xét đến sự già hóa của các cell. Phương pháp SQP được sử dụng để giải bài toán tối ưu tại các thời điểm trích mẫu nhằm xác định độ rộng xung PWM tối ưu đưa đến các mạch cân bằng. Kết quả cân bằng SoC cho các cell được so sánh giữa trường hợp tất cả các cell trong chuỗi đều mới và trường hợp các cell trong chuỗi có mức độ già hóa khác nhau cho thấy sự khác biệt trong việc kiểm soát dòng cân bằng và nhiệt độ của các cell trong chuỗi trong quá trình cân bằng SoC. Việc ứng dụng phương pháp cân bằng SoC cho các cell trong chuỗi được đề xuất trong bài báo này cho phép các cell trong chuỗi vận hành an toàn hơn, tuổi cell của cell pin được kéo dài hơn.

Từ khóa

Pin Lithium-Ion; Trạng thái điện tích; Kiểm soát tối ưu; Cân bằng cell; Trạng thái sức khỏe

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] T. Wu, F. Ji, L. Liao, and C. Chang, “Voltage-SOC balancing control scheme for series-connected lithium-ion battery packs,” J. Energy Storage, vol. 25, 2019, Art. no. 100895.

[2] T. Stuart and W. Zhu, “Fast equalization for large lithium ion batteries,” IEEE Aerosp. Electron. Syst, vol. 2, pp. 1-6, 2021.

[3] M.-Y Kim and S.-Y. Moon, “Automatic charge equalization circuit based on regulated voltage source for series connected lithium-ion batteries,” in Proceedings of the 8th International Conference on Power Electronics-ECCE Asia, vol. 2, pp. 2248-2255, 2020.

[4] M. Daowd and M. Antoine, “Single Switched Capacitor Battery Balancing System Enhancements,” Energies, vol. 6, pp. 2149-2174, 2013.

[5] A. C. Baughman and M. Ferdowsi, “Double-Tiered Switched-Capacitor Battery Charge Equalization Technique,” IEEE Trans. Ind. Electron, vol. 55, pp. 2277-2285, 2008.

[6] S. Yarlagadda, “A Battery Management System Using an Active Charge Equalization Technique Based on a DC/DC Converter Topology,” IEEE Trans. Ind. Appl, vol. 49, pp. 2720-2729, 2013.

[7] Y.-S. Lee and C.-Y. Duh, “Battery equalization using bi-directional cuk converter in DCVM operation,” in Proceedings of the 2005 IEEE 36th Power Electronics Specialists Conference, Recife, Brazil, vol. 16, pp. 765-771, 2005.

[8] A. F. Moghaddam and A. V. D. Bossche, “A Ćuk Converter Cell Balancing Technique by Using Coupled Inductors for Lithium-Based Batteries,” Energies, vol. 12, pp. 851-875, 2019.

[9] Z. Zhang and S. Ćuk, “A high efficiency 1.8 kW battery equalizer,” in Proceedings of the Eighth Annual Applied Power Electronics Conference and Exposition, San Diego, USA, 1993, pp. 221–227.

[10] C. S. Moo, Y. C. Hsieh, and I. S. Tsai, “Charge equalization for series-connected batteries,” IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst, vol. 39, pp. 704-710, 2003.

[11] Y. Ma and H. Lin, “Modified State-of-Charge Balancing Control of Modular Multilevel Converter with Integrated Battery Energy Storage System,” Energies, vol. 12, pp. 253-271, 2018.

[12] S.-C. Choi, J.-Y. Jeon, D.-Y. Kim, and C.-Y. Won, “State-of-Charge Balancing Control of a Battery Power Module for a Modularized Battery for Electric Vehicle,” J. Electr. Eng. Technol, vol. 11, pp. 629-638, 2016.

[13] Z. G. Wei, J. Hu, H. He, Y. Li, and B. Xiong, “Load Current and State of Charge Co-Estimation for Current Sensor-Free Lithium-ion Battery,” IEEE Trans. Power Electron, vol. 1, pp. 10970-10975, 2021.

[14] B. Poorali, E. Adib, and H. Farzanehfard, “Soft-switching DC-DC Ćuk converter operating in discontinuous-capacitor-voltage mode,” IET Power Electron., vol. 10, pp. 1679-1686, 2017.

[15] D. Maksimovic and S. Ćuk, “A unified analysis of PWM converters in discontinuous modes,” IEEE Trans Power Electron., vol. 6, pp. 476-490, 1991.

[16] Q. Ouyang, J. Chen, and C. Xu, "Cell balancing control for serially connected lithium-ion batteries," American Control Conference (ACC), 2016, pp. 3095-3100.

[17] V. C. Nguyen, V. T. Nguyen, M.-D. Ngo, and S.-J. Ahn, "Optimal SoC Balancing Control for Lithium-Ion Battery Cells Connected in Series," Energies, vol. 10, pp. 2875-2890, 2021.

[18] Z. B. Omariba, L. Zhang, and D. Sun, "Review of Battery Cell Balancing Methodologies for Optimizing Battery Pack Performance in Electric Vehicles," IEEE Access, vol. 7, pp. 129335-129352, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2940090.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.12044

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ