Simulation of lithium-ion batteries based on pulsed current characterization
Notice bibliographique
Résumé
Simulation of lithium-ion and other cells is important for basic understanding, design of cells, application in devices including automotive, and as part of system simulations for control and safety purposes. This thesis proposes a new cell equivalent circuit model, called the distributed state of charge model, which consists of a series resistance, and a non-linear RC transmission line. The circuit model components are dependent on the SOC, with the circuit being unique in considering the local (depth dependent) charge state. A pulsed discharge and charge technique is put forth for extracting the model parameters, and their dependence on cell state of charge. The extraction method is applied to commercial lithium-ion cells. It is shown that the extracted parameters are largely independent of magnitude of the pulsed currents. This distinguishes the model from other widely used equivalent circuits in which parameter extraction is generally performed as a function of current. Therefore, this approach is promising for reducing time required for this extraction phase. Validation experiments are performed using both static discharge and a variable-current profile. Two versions of the model are developed based on the governing diffusion mechanism – planar or spherical. Simulations using the planar model matched experimental results well for large current pulses (up to 2.0 C discharge) with slow average discharge (0.20 C discharge) – root-mean-square error typically within 0.84%, and maximum error within 3.7%. On the other hand, the spherical model performs well for higher continuous discharge current (up to 0.50 C discharge), but for lower current pulses (up to 0.67 C discharge) – root-mean-square error typically within 0.95%, and maximum error within 3.3%. This tradeoff may be attributed to the distribution of capacitances in the corresponding electrode models. Parameters of the proposed equivalent-circuit are also extracted for a lithium-alloying tin electrode. Tin is an electrode of interest due to its high specific and volumetric capacity. The response is much different from those obtained from the commercial lithium ion cells, including apparent drops in effective diffusion coefficient by three orders of magnitude over narrow regions of SOC. These characteristics are explained qualitatively using the phase transformation effect.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».