Stratégies de charge rapide de batteries lithium-ion prenant en compte un modèle de vieillissement

Fast charging strategies of a lithium-ion battery using aging model

• Auteur / Autrice : Sara Mohajer
• Direction : Jocelyn Sabatier, Patrick Lanusse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, productique, signal et image, ingénierie cognitique
• Date : Soutenance le 05/03/2019
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Poinot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jocelyn Sabatier, Patrick Lanusse, Thierry Poinot, Christophe Forgez, Delphine Riu, Xavier Roboam, Olivier Cois, Rainer Hoerlein
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christophe Forgez, Delphine Riu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande robuste d'ordre non entier

Modèles mathématiques

Détérioration

Batteries lithium-ion

Mots clés libres

Batterie lithium-ion

Modèle de vieillissement

Contrôle de charge rapide

Lithium-ion batteries

Aging Model

Fast charging control

Résumé

Un modèle décrivant les phénomènes physiques internes de batteries lithium-ion est développé pour une détection précise de leur état, avec application au domaine de l'industrie automobile. Pour pouvoir utiliser le modèle à des fins de contrôle de charge rapide, un observateur de vieillissement est tout d'abord conçu et intégré au modèle de batterie. Dans un second temps, une stratégie de contrôle de charge rapide robuste est conçue. Elle est basée sur un contrôleur Crone capable de gérer les grandes incertitudes paramétriques du modèle de batterie tout en atteignant l'objectif de charge rapide. Enfin, quelques simplifications du modèle de batterie, de la technique d'optimisation et de la définition des profils de charge rapide sont proposées et évaluées afin de rendre l'ensemble de la stratégie de recharge rapide applicable à un système embarqué de gestion de batterie.

A physics-based battery model is developed for an accurate state-detection of batteries in the automotive industry. In order to use the model for the purpose of fast charging control an aging observer is designed and integrated to the battery model. In a subsequent step a robust fast charging control is introduced to design a controller able to deal with large parametric uncertainties of the battery model while achieving the fast charging target. Finally some simplifications in the battery model structure, in the optimization technique and in the definition of fast charging profiles are proposed and evaluated to make the whole model applicable for an onboard battery management system.