توضیحات
ABSTRACT
Battery powered energy systems such as electric vehicles utilize power electronics for controlling energy flows between the battery and the load or generation, respectively. Therefore, the battery is under high frequency stress due to fast switching power electronic devices. However, most battery models throughout the literatureare not able to cope with high frequency excitation. This paper proposes an easy to implement equivalent circuit model that covers aforementioned frequency regions with a series of inductors that are each connected in parallel with an ohmic resistance. This circuit is parameterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) up to 100 kHz. For further regions that reach regions of megahertz a skin effect model is investigated and compared to the RL-model. It is shown that such semi-empirical models can be motivated by geometrical considerations that can be found in the literature. Moreover, the proposed model is validated by simulating the voltage response from an input current that originates from an actual back-to-back half bridge DC/DC converter.The promising results indicate that such models might be implemented in future battery energy systems to improve insights on how batteries react to perturbations such as EMI noise or high frequency current ripple.
INTRODUCTION
It is commonly accepted that lithium-ion batteries are going to be a crucial factor for the energy transition from fossil fuels towards renewable energies regarding either the necessity to buffer fluctuating feed-ins from solar and wind power plants, improving grid quality and grid stability or as one feasible energy storage for electric mobility . Given that distributed generation is an immanent feature of renewable energies, a paradigm shift towards new forms of electrical energy networks such as microgrids has been initiated and batteries are commonly seen as a self-evident part of such smaller scaled networks to guarantee uninterrupted service or increase the degree of utilization of renewable power plants . One example is to equip electric cars with back-to-back battery chargers instead of the nowadays widely used unidirectional vehicle battery chargers so that the car’s traction battery can be used as a backup storage which is known as the concept “vehicle to grid” (V2G) . Regardless of all the aforementioned ideas being future concepts or already commercially available, they have one vital similarity: The design of energy systems cannot be done without taking power electronics into account.
چکیده
سیستم های انرژی باتری مانند خودروهای الکتریکی با استفاده از الکترونیک قدرت برای کنترل جریان انرژی بین باتری و بار یا نسل به ترتیب. بنابراین، باتری به علت دستگاه های الکتریکی قدرت سوئیچینگ، تحت تنش فرکانس بالا قرار دارد. با این حال، بیشتر مدل های باتری در سراسر ادبیات قادر به مقابله با تحریک فرکانس بالا نیست. در این مقاله پیشنهاد می شود که مدل مدار معادل آن را به راحتی اجرا کند که مناطق فرکانسی فوق را با یک سری از سلف ها که هر یک به طور موازی با مقاومت آخمی متصل می شوند، پوشش می دهد. این مدار توسط اسپکتروسکوپ امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) تا 100 کیلوهرتز تنظیم می شود. برای مناطق دیگر که به مناطق مگا هرتز می رسند، یک مدل اثر پوستی مورد بررسی قرار گرفته و با مدل RL مقایسه می شود. نشان داده شده است که چنین مدل های نیمه تجربی را می توان با ملاحظات هندسی که می تواند در ادبیات یافت شود، انگیزه می دهد. علاوه بر این، مدل پیشنهادی با شبیه سازی پاسخ ولتاژ از جریان ورودی که از یک مبدل DC / DC نیمه واقعی به عقب به جلو آغاز می شود، مورد تایید قرار می گیرد. نتایج امیدوار کننده نشان می دهد که چنین مدل هایی ممکن است در سیستم های انرژی باتری آینده به منظور بهبود بینش در مورد نحوه استفاده از باتری ها به اختلالات مانند سر و صدای EMI و یا رله های جریان فرکانس بالا واکنش نشان می دهد.
مقدمه
معمولا پذیرفته شده است که باتری های لیتیوم یون تبدیل شدن به یک عامل حیاتی برای انتقال انرژی از سوخت های فسیلی به انرژی های تجدید پذیر در ارتباط با نیاز به بافر تغذیه نوسان از نیروگاه های خورشیدی و باد، بهبود کیفیت شبکه و ثبات شبکه می باشد. به عنوان یک ذخیره انرژی قابل حمل برای تحرک الکتریکی. با توجه به اینکه نسل توزیع کننده یک ویژگی غیرمستقیم از انرژی های تجدید پذیر است، تغییر پارادایم به شکلهای جدید شبکه های برق الکتریکی مانند میکروگریدها آغاز شده است و معمولا باتری ها به عنوان بخشی از خودآزمایی از چنین شبکه های کوچک مقیاس به منظور تضمین خدمات بی وقفه یا افزایش میزان استفاده از نیروگاه های تجدید پذیر. یک مثال این است که خودروهای الکتریکی با شارژر باتری back-to-back را جایگزین شارژرهای باتری وسیله نقلیه متمرکز شده امروز می کند تا باتری کششی خودرو بتواند به عنوان ذخیره سازی پشتیبان مورد استفاده قرار گیرد که به عنوان مفهوم “وسیله نقلیه به شبکه” شناخته می شود ( V2G) صرف نظر از تمام ایده های فوق الذکر که مفاهیم آینده هستند و یا در حال حاضر در دسترس هستند، آنها یک شباهت حیاتی دارند: طراحی سیستم های انرژی را نمی توان بدون نیاز به برق الکترونیک انجام داد.
Year: 2018
Publisher : ELSEVIER
By :Pablo Korth Pereira Ferraz, Robert Schmidt, Delf Koberc, Julia Kowal
File Information: English Language/ 10 Page / size: 426 KB
سال : 1397
ناشر : ELSEVIER
کاری از : پابلو کورت پریرا فراز، رابرت اشمیت، دلف کوببر، جولیا كوال
اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 10 صفحه / حجم : KB 426
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.