Modélisation de batterie

Les modèles de batteries sont devenus un outil incontournable pour le design de systèmes alimentés par batteries. Ils sont utilisés pour la caractérisation de batterie, l'estimation de l'état de charge (SoC) et de l'état de santé (SoH), le développement d'algorithmes, l'optimisation au niveau système et la simulation en temps réel pour la conception de système de gestion de batterie.

Les modèles de batteries basés sur circuits équivalents sont privilégiés pour les applications de contrôle et de développement au niveau système, du fait de leur relative simplicité. Les ingénieurs utilisent les circuits équivalents pour modéliser le comportement thermoélectrique des batteries, en paramétrant leurs éléments non linéaires avec des techniques de corrélation qui combinent des modèles et des mesures expérimentales via optimisation.

Caractérisation de batteries

La première étape dans le développement d'un modèle précis de batterie consiste à créer et paramétrer un circuit équivalent qui reflète le comportement non linéaire et les dépendances en température, SoC, SoH et courant. Ces dépendances sont propres à la chimie de chaque batterie. Elles doivent être déterminées à l'aide de mesures effectuées sur des cellules de batterie du même type que celles pour lesquelles le contrôleur est conçu. Des exemples de modèles de batteries sont disponibles au téléchargement sur MATLAB Central.

Estimation de l'état de charge (SoC)

Le développement d'algorithmes pour l'estimation du SoC est l’une des applications courantes mettant en jeu des modèles de batterie. La mesure de la tension en circuit ouvert (OCV) et l'intégration du courant (comptage de coulomb) peuvent donner des estimations raisonnables du SoC. Cependant, pour estimer le SoC des technologies modernes de batteries qui présentent des courbes de décharge OCV/SoC plates, il est nécessaire d’utiliser une autre approche, telle que le filtrage de Kalman.

Usure

Au fil du temps, les batteries s'usent du fait de leur durée de vie et des cycles de charge-décharge, entraînant une perte progressive de la capacité de réserve et une augmentation de la résistance interne. Le système de gestion de batterie (BMS, « battery management system ») doit s’adapter à ces changements pour contrôler efficacement la batterie. Les modèles de batteries peuvent vous aider à développer un BMS tenant compte de l'usure.

Simulation temps-réel

Les tests HIL (Hardware-in-the-loop) de BMS sont une autre application répandue des modèles de batteries. Un modèle de batterie créé pour un design de niveau système peut être réutilisé dans le cadre d’une simulation temps-réel (HIL).

Pour en savoir plus sur la modélisation de batteries, consultez les exemples, les webinaires et les documents de conférences ci-dessous qui font appel aux produits MATLAB^® et Simulink^®.