طراحی و ارزیابی عملکرد مشاهده گرهای حالت مبتنی بر مدل دقیق جهت تخمین میزان شارژ باتری یون-لیتیوم

پایش به هنگام و برخط وضعیت شارژ یا همان میزان ذخیره انرژی الکتریکی باتری یون-لیتیوم توسط سامانه مدیریت باتری، جهت اطمینان از عملکرد باتری در شرایط بهینه و ایمن ضروری است. میزان شارژ از جمله کمیتهایی از باتری به شمار می رود که به صورت مستقیم قابل اندازه گیری نیست، بنابراین طراحی تخمین زننده های حالت یا مشاهده گرهای مدرن جهت تخمین میزان شارژ باتری با دقت مناسب نسبت به مدلهای الکتروشیمیایی دقیق، همواره یک چالش برای محققان بوده است. مدلهای الکترو شیمیایی چندبعدی و کاملا کوپل، علیرغم دقت بالا که برخاسته از ماهیت پدیدارشناسانه آنها می باشند، قادر به تخمین یا محاسبه متغیرهای حالت باتری در زمانهای کوچک نمونه برداری نیستند. لذا، نیاز به یک مدل الکتروشیمیایی نسبتا دقیق ولی ساده تر و با قابلیت محاسباتی سریع احساس می شود. در پژوهش پیش رو، روال طراحی چند تخمین زننده وضعیت شارژ باتری یون-لیتیوم بر اساس یک مدل طراحی الکتروشیمیایی شبه-دوبعدی ارائه می شود. برای این منظور، مشاهده گرهای مد لغزشی، مد لغزشی تطبیقی و فیلتر کالمن توسعه یافته انتخاب و براساس اندازه گیری ولتاژ کل برای یک باتری لیتیومی با کاتد اکسید منیزیم طراحی شد. سپس عملکرد این مشاهده گرها در تخمین متغیر حالت میزان شارژ باتری در قالب سنجش چرخه رانندگی شهری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که خطای تخمین وضعیت شارژ توسط مشاهده گرها در محدوده ۱۰درصد قرار دارد و از این بین، مشاهده گر مد لغزشی تطبیقی با خطای ۵/۲ درصد دارای بهترین عملکرد است.