Uma comparação entre modelos de baterias de Li-ion baseados em física

Modelos de baterias eletroquímicas baseados em física, como o modelo Doyle-Fuller-Newman (DFN), são ferramentas valiosas para simular o comportamento de baterias de Li-ion e entender os processos internos da bateria. No entanto, a complexidade e as demandas computacionais de tais modelos limitam sua aplicabilidade para sistemas de gerenciamento de baterias e simulações de envelhecimento a longo prazo. Modelos de ordem reduzida (ROMs), como o Modelo de Partícula Única Estendido (ESPM), Modelo de Partícula Única (SPM) e aproximações polinomiais e de Padé, aqui referidos como simplificações, levam a velocidades computacionais mais rápidas. Escolher o método de simplificação apropriado para um tipo específico de célula e condição de operação é um desafio. Este estudo investiga a precisão da simulação e a velocidade de cálculo de várias simplificações para baterias de alta energia (HE) e alta potência (HP) em diferentes condições de carga de corrente e compara esses resultados com o modelo DFN de ordem total. Os resultados indicam que entre os ROMs, o ESPM oferece consistentemente a melhor combinação de alta velocidade computacional e precisão relativamente boa na maioria das condições em comparação com o modelo DFN de ordem total. Entre as aproximações, a aproximação polinomial de ordem mais alta, a aproximação de Padé de terceira e quarta ordens são as que têm melhor desempenho em termos de precisão. A aproximação polinomial de ordem mais alta mostra uma vantagem em termos de velocidade de cálculo, enquanto a aproximação de Padé de quarta ordem alcança a maior precisão geral entre as diferentes aproximações.