Zeitschrift für Grundlagen erneuerbarer Energien und Anwendungen
Offener Zugang

Abstrakt

Ein genaues und präzises Grey-Box-Modell einer Lithium-Ionen-Batterie mit geringem Stromverbrauch und eines Kondensators/Superkondensators zur genauen Schätzung des Ladezustands

Qamar Navid

Die schwankende Energieerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen führt zu einem erheblichen Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage. Um dieses Ungleichgewicht zu verringern, werden häufig Energiespeichersysteme aus Batterien und Superkondensatoren eingesetzt. Aufgrund der Vielzahl von Betriebsbedingungen ist die Leistungsvorhersage der Energiespeichersysteme jedoch sehr komplex und führt zu Problemen bei der Kapazitätsauslastung. Der vorliegende Artikel versucht, die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien und Kondensatoren/Superkondensatoren unter dynamischen Bedingungen genau vorherzusagen, um die Speicherkapazität besser zu nutzen. In MATLAB wurde ein Grey-Box-Modellierungsansatz entwickelt, der die chemischen und elektrischen Energieübertragungen/-wechselwirkungen umfasst, die durch gewöhnliche Differentialgleichungen bestimmt werden. Die Modellparameter werden mithilfe von Regressionstechniken aus experimentellen Daten extrahiert. Der Ladezustand (SoC) der Batterie wird mithilfe eines erweiterten Kalman-Schätzers und eines unscented Kalman-Schätzers vorhergesagt. Das Modell wird schließlich durch Ladeprofiltests validiert. In Bezug auf die Leistung zeigt der erweiterte Kalman-Schätzer eine hohe Konkurrenzfähigkeit gegenüber dem entwickelten Modell (bei der Verfolgung der internen Zustände, z. B. SoC), die Nichtlinearitäten erster Ordnung aufweisen.