Performance study of different equivalent circuit topologies for modelling commercial Li-ion batteries

Abstract

[ES] Con el fin de promover aún más el uso de vehículos electrificados, se requiere una reducción de los costes de producción de la batería así como la prolongación de su vida de servicio. Esto requiere la aplicación de modelos de baterías de alta fidelidad en el proceso de desarrollo de vehículos electrificados y en las unidades de control y monitoreo de baterías. En este trabajo, se construyeron tres modelos de circuitos equivalentes diferentes basados ​​en circuitos RC. Las ecuaciones gobernantes se derivaron analíticamente y se resolvieron numéricamente usando el método Runge-Kutta de cuarto orden. Después de la parametrización y calibración inicial de cada modelo, se realizó una comparación entre los resultados simulados y experimentales obtenidos a partir de mediciones comerciales de la batería LI-ion. Además, se realizó un análisis de sensibilidad de los parámetros del modelo para evaluar sus contribuciones al resultado final.

[EN] In order to further promote use of electrified vehicles, a reduction of battery production costs and prolongation of their service file are required. This calls for application of high fidelity battery models in the development process of electrified vehicles and in the batteries monitoring and control units. In this work, three different equivalent circuit models (ECMs) based on RC circuits were constructed. Governing equations were analytically derived and numerically solved using fourth order Runge-Kutta method. After the initial parameterization and calibration of each model, comparison between simulated and experimental results obtained from commercial LI-ion battery measurements was performed. Additionally, a sensitivity analysis of the model parameters was performed in order to evaluate their contributions to end result.