Développement de capteurs virtuels électrochimiques pour batteries de Lithium ion

Electrochemical virtual sensor development for Lithium-ion batteries

• Auteur / Autrice : Mian Mohammad Arsalan Asif
• Direction : Eric Bideaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance le 19/12/2023
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Membre de : Université de Lyon (2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : AMPERE - Génie Electrique, Electromagnétisme, Automatique, Microbiologie Environnementale et Applications (Rhône) - Ampère / AMPERE
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : AIS - Ampère, Département Automatique pour l'Ingénierie des Systèmes
• Jury : Président / Présidente : Olivier Sename
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Bideaux, Olivier Sename, Florent Di Meglio, Rafael Vazquez Valenzuela, Federico Bribiesca Argomedo, Catherine Cadet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florent Di Meglio, Rafael Vazquez Valenzuela

Mots clés

Mots clés contrôlés

Batteries lithium-ion

Mots clés libres

Automatique

Batterie Li-Ion

Batterie Lithium-Ion

Observateur d’état

Systèmes de contrôle

Automation

Li-Ion batteries

Batterie Lithium-Ion

State Observers

Control Systems

Résumé

Dans cette thèse de doctorat, l'auteur se concentre sur l'avancement de la modélisation et de la conception d'observateurs pour les batteries lithium-ion (LiBs ). Les LiB jouent un rôle essentiel dans la transition vers les énergies renouvelables et l'électrification des véhicules, mais elles présentent encore des défis en termes de performance, de sécurité et de gestion. L'auteur développe un modèle multi-particules avec dynamique de l'électrolyte (MPMe) pour mieux représenter le comportement des LiBs. De plus, des observateurs d'état sont conçus pour estimer la concentration de lithium dans l'électrolyte et la concentration de lithium solide. Ces observateurs sont validés à l'aide de simulations, démontrant leur efficacité dans la surveillance en temps réel des LiBs. Cette recherche vise à améliorer la performance, la sécurité et la fiabilité des LiBs, contribuant ainsi à une adoption plus large des véhicules électriques et à une électrification durable du secteur des transports.

In this doctoral thesis, the author focuses on advancing the modeling and design of observers for lithium-ion batteries (LiBs). LiBs play a critical role in the transition to renewable energy and vehicle electrification, but they still present challenges in terms of performance, safety and management. The author develops a multi-particle model with electrolyte dynamics (MPMe) to better represent the behavior of LiBs. Additionally, state observers are designed to estimate the lithium concentration in the electrolyte and the solid lithium concentration. These observers are validated using simulations, demonstrating their effectiveness in real-time monitoring of LiBs. This research aims to improve the performance, safety and reliability of LiBs, thereby contributing to wider adoption of electric vehicles and sustainable electrification of the transport sector.