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Modelado matemático y simulación de paquete de baterías de segunda vida con estado de salud heterogéneo

Autores: Salek, Farhad; Azizi, Aydin; Resalati, Shahaboddin; Henshall, Paul; Morrey, Denise

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Baterías de iones de litio
Aplicaciones de segunda vida
Modelado matemático
Estado de salud
Parámetros de degradación
Gestión de energía

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 30

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La vida útil de las baterías de iones de litio desechadas de vehículos eléctricos, con una capacidad restante aproximada del 75-80%, puede prolongarse con su adopción en aplicaciones de segunda vida menos exigentes, como edificios. Un sistema de generación de energía fotovoltaica integrado con un dispositivo de almacenamiento de energía de batería de segunda vida se modela matemáticamente para evaluar las características técnicas del diseño. Los estudios revisados en la literatura asumen, durante el proceso de modelado, que los paquetes de baterías de segunda vida son homogéneos en cuanto a su estado inicial de salud y no consideran las variaciones de módulo a módulo asociadas con las diferencias de estado de salud. Por lo tanto, este estudio realiza el modelado matemático de paquetes de baterías de segunda vida con estado de salud homogéneo y heterogéneo a nivel de módulo utilizando un modelo de circuito equivalente de segundo orden (ECM). El ECM de segundo orden desarrollado se valida con datos experimentales realizados en el laboratorio en baterías NCM de 3Ah. También se investigan los parámetros de degradación utilizando datos de degradación de la primera vida de la celda de la batería y el algoritmo de suavizado triple exponencial (ETS). El ECM de segundo orden se integra con el sistema de generación de energía para evaluar y comparar el rendimiento de los paquetes de baterías homogéneos y heterogéneos durante el año. Los resultados de este estudio revelaron que en los paquetes heterogéneos, se observa una corriente eléctrica más baja y un SOC más alto en los módulos con un estado de salud más bajo debido a su mayor resistencia óhmica y menor capacidad, en comparación con los otros módulos para la configuración específica de paquete de batería utilizada en este estudio. La metodología presentada en este estudio puede utilizarse para el modelado matemático de paquetes de baterías de segunda vida con estado de salud heterogéneo de celdas y módulos, cuyos resultados de simulación pueden emplearse para obtener la estrategia óptima de gestión de energía en los sistemas de gestión de baterías.

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