Directing the uniformity of the level of pulse charging of Li-ion batteries used in automotive industry

Abstract

The lithium-ion (Li-ion) battery is widely used in modern electronics, serves as a power source in electric vehicles and for energy storage in renewable energy systems. The strengths of Li-ion batteries are their high energy density. Modern Li-ion batteries can include arrays of cells, the lifetime of which is determined by factors that depend on charge-discharge characteristics. Li-ion batteries connected in series have different aging rates due to different capacities. The capacity deviation increases as the battery has been used, generating an increase in compensation current, which continues to increase until ignition. To solve this problem, a pulse device and a charging method in a charge equalization battery were proposed in this paper. A numerical simulation of how to charge real Porsche Taycan car batteries was performed. The results obtained confirmed the effectiveness, the energy losses did not exceed 2% of the battery capacity. A bench diagram was developed for studying and programming the operating modes of battery control units for hybrid and electric cars.

Bateria litiu-ion (Li-ion) este utilizată pe larg în electronicele moderne, servește drept sursă de energie în vehiculele electrice și pentru stocarea energiei în sisteme cu surse regenerabile. Punctele forte ale bateriilor Li-ion sunt densitatea lor mare de energie. Bateriile moderne Li-ion pot include rețele de celule, a căror durată de viață este determinată de factori care depind de caracteristicile de încărcare-descărcare. Bateriile conectate în serie au rate diferite de îmbătrânire din cauza capacităților variate. Abaterea capacității crește pe măsură ce bateria a fost utilizată, generând o creștere a curentului de compensare, care continuă să crească până la aprindere. Pentru a rezolva această problemă, în lucrare au fost propuse un dispozitiv de impuls și o metodă de încărcare într-o baterie cu egalizare de încărcare. A fost efectuată o simulare numerică a modului de încărcare a bateriilor auto Porsche Taycan real. Rezultatele obtinute au confirmat eficacitatea, pierderile de energie nu au depasit 2% din capacitatea bateriei. A fost dezvoltată o schemă de banc pentru studiul și programarea modurilor de funcționare a unităților de control a bateriei pentru mașini hibride și electrice.