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Estimation de l'état de charge (SOC) et de l'état de santé (SOH) d'une batterie Lithium-Ion utilisée pour les voitures électriques

Belazi, Nader (2012). Estimation de l'état de charge (SOC) et de l'état de santé (SOH) d'une batterie Lithium-Ion utilisée pour les voitures électriques. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Faire de l’énergie propre est devenu un défi pour tout le monde. Parmi ces énergies propres, il y a l’utilisation des voitures électriques et hybrides. D’après plusieurs statistiques, les voitures traditionnelles polluent de plus en plus de l’atmosphère. Mais le plus grand souci est le stockage de l’énergie dans des grosses batteries utilisées pour les voitures électriques. Delà l’idée est venue pour étudier le comportement de ces batteries. Plusieurs techniques de stockage d’énergie sont utilisées pour bien exploiter, gérer et surveiller cette quantité électrique dans les batteries, et qui affecte la performance des voitures électriques.

Il existe plusieurs types d'accumulateurs comme Lead-Acide, Lithium-Ion etc. Afin de bien comprendre le comportement des accumulateurs et des batteries dans les voitures électriques, nous ferrons appel à des modèles électriques capables de gérer et de surveiller le comportement des batteries ainsi de prédire et de simuler, en temps réel, son fonctionnement. Nous devrons donc prendre en considération les phénomènes électrochimique et dynamique de la batterie qui se manifestent pendant son fonctionnement.

L'objectif de ce mémoire est d’étudier et de mettre en évidence un modèle qui peut suivre les changements et les phénomènes électrochimique de la batterie Lithium-Ion, de proposer un modèle électrique plus proche du modèle chimique et de prédire, surtout, l’état de charge et l’état de santé de la batterie Lithium-Ion.

En premier lieu le modèle proposé est appliqué à une batterie Lead-Acide, afin de le comparer avec les travaux déjà réalisés. Par la suite, il sera appliqué aux batteries de type Lithium-Ion, utilisés dans les voitures électriques.

A chaque étape de l’étude, nous tiendrons compte, dans le modèle proposé, d’autres paramètres dans le but de donner plus de précision sur l’état de charge SOC et l’état de santé et de vieillissement SOH de la batterie.

La question qui se pose est celle-ci : Pourquoi estime-t-on surtout l’état de charge ? La capacité de la batterie d’une voiture électrique est inaccessible par mesure directe. C’est pourquoi l’utilisation d’une estimation basée sur le Filtre de Kalman est primordiale pour réussir à l’obtention de l’information sur l’état de charge de la batterie à n’importe quel moment.

Résumé traduit

Making clean energy has become a challenge for everyone and among clean energy is the use of electric and hybrid cars. According to several statistics, cars are increasingly polluting the atmosphere but the greatest concern and challenge is storing energy in large batteries used in electric cars. Hence the idea arose to study the behavior of these batteries. The storage and use of this energy demand techniques to fully exploit, manage and monitor the amount of power in batteries that affects the performance of electric cars.

There are several types of batteries such as Lead-acid, Lithium-Ion etc. To understand the behavior of electric car battery, one is going to rely on electric models able to manage and monitor the behavior of batteries and to predict and simulate real-time operation. Hence we must consider the phenomenon and electrochemical dynamic of the battery that occurs during the operation.

The aim of this thesis is to study and identify a model that can track changes and phenomena of the electrochemical lithium-ion battery, to propose an electric model closer to the chemical model and predict most of the charge and health status of the lithium-ion battery.

First the proposed model is used for Lead-acid battery to compare the previous work done by other authors and will be applied to a battery of Lithium-Ion used in electric cars.

At each stage of the study, we consider in the proposed model other parameters. This is in order to give more details on the state of charge SOC and state of health and aging SOH of the battery. The question is: Why the states of charge are estimated? Because the electric car battery capacity is inaccessible to direct measurements so an estimate based on Kalman filter is essential to seek the information on the battery at any time.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie concentration énergies renouvelables et efficacité énergétique" Certaines annexes sont manquantes. Bibliogr. : f. [79]-82.
Mots-clés libres: Automobiles électriques. Automobiles hybrides. Énergie Stockage. Piles électriques. Électrochimie. Modèles techniques. Kalman, Filtre de. Charge, État, Ion, Lithium, Modèle, Santé, SOC, SOH, Thevenin.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Al-Haddad, Kamal
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Rahmani, Salem
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 14 mars 2012 14:48
Dernière modification: 02 mars 2017 21:16
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/967

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