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Sunday, 30 June 2024

Mesure de l'état de charge du lithium-ion (SoC) Les batteries lithium-ion sont régulièrement utilisées dans diverses applications. Pour assurer une utilisation efficace de la batterie et une durée de vie plus longue, le systèmes de gestion de batterie (BMS) sont employés. Les BMS récents sont de plus en plus sophistiqués et entraînent une augmentation de la consommation de la batterie. Modélisation d’une batterie Li-ion et le calcul d’état de charge – Projet de fin d'etudes. Le SoC estimé est étalonné en utilisant une relation de courbe de tension de circuit ouvert (OCV) orientée événement originale à SoC. La comparaison du système conçu est faite avec les homologues traditionnels. Les résultats démontrent une surperformance de plus du troisième ordre de grandeur du système proposé en termes de gain de compression et d'efficacité de calcul tout en garantissant une précision d'estimation SoC analogue. Définition et classification de l'estimation du COS Le SOC est l'un des paramètres les plus importants pour les batteries, mais sa définition présente de nombreux problèmes différents.

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A titre d'exemple, le schéma ci dessous compare les courbes de décharge entre une batterie 48V au plomb et son équivalent Lithium Fer Phosphate (LiFePO4). Courbe de décharge Lithium LiFePO4 vs AGM On peut constater que les batteries au plomb ont une courbe relativement linéaire, ce qui permet une bonne estimation de l'état de charge: pour une tension mesurée, il est possible d'estimer assez précisément la valeur du SoC associée. Par contre, les batteries Lithium-ion ont une courbe de décharge beaucoup plus « plate », celà signifie que pour une large plage de fonctionnement, la tension aux bornes de la batterie évolue très faiblement. La technologie Lithium Fer Phosphate (LiFePO4) possède la courbe de décharge la plus plat e, ce qui rend très difficile l'estimation du SoC sur une simple mesure de tension. En effet, l'écart de tension est si faible entre deux niveaux de charge, qu'il n'est pas possible d'estimer avec grande précision l'état de charge. Courbe de charge d une battery definition. Le diagramme ci dessous montre que la différence de mesure de tension entre une valeur de SOC de 40% et 80% est de 6.

Modélisation d'une batterie Li-ion et le calcul d'état de charge Accumulateur lithium-ion Pour pallier les problèmes rencontrés dans les accumulateurs lithium métal, la solution radicale d'abandonner le lithium sous forme métallique au niveau de l'anode a été adoptée au profit d'un composé d'insertion. Le graphite apparaît comme le meilleur candidat pour ce rôle. En effet, les propriétés d'insertion du carbone ont été démontrées, jusqu'à un ion lithium pour six atomes de carbone (LiC6). Courbe de charge d'une batterie. Au cours de la première insertion de lithium dans le graphite, une partie est totalement consommée de façon irréversible. Ce phénomène est dû à la décomposition de l'électrolyte et à la formation d'un film passivant à la surface de l'électrode (film SEI). Contrairement à l'anode de lithium métallique, ce phénomène est indispensable pour le bon fonctionnement de la cellule. La SEI permet d'éviter la réduction de l'électrolyte en retenant les ions Li+ dans le carbone. Il faut cependant que cette couche soit suffisamment poreuse pour laisser passer les ions Li+ lors des cycles de charge/décharge Cette couche de passivation peut avoir des inconvénients car elle augmente la résistance interne de l'élément ce qui provoque une chute de tension lors de l'utilisation.

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