Modelling of bipolar Nickel Metal Hydride Batteries
- Reference number
- ID16-0111
- Start and end dates
- 170101-230630
- Amount granted
- 2 500 000 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Other
Summary
The project purpose is to increase the competence level of modelling of NiMH batteries in academy and industry in Sweden and Europe. The aim is improved battery life and reduced costs by using models for application control. Real vehicle applications will be used for data harvesting and implementation of the models. The main goals are: 1. Producing 1D and 3D electrochemical models, including temperature and pressure behaviour of industrial bipolar NiMH batteries. 2. Improve battery chemistry and mechanics for increased cycle life and reduced costs from models in step 1. 3. Black box modelling using real life application data and support vector machines (SVM). 4. Adapting the black box model to application use for increased system life, reliability, and reduced cost. 5. Educate an industrial PhD student.
Popular science description
Att uppnå ett ekologiskt hållbart samhälle är en av de största utmaningarna vi ställs inför idag. För att nå dit behöver vi en större tillgång till rena förnyelsebara energikällor samt renare transport-teknologi. Batterier spelar då en viktig roll. Båda användningsområdena kräver välfungerande batterisystem vad det gäller design och elektronik för att uppnå optimal funktionalitet, med optimerad effektivitet, livslängd och säkerhet. Det finns få större tillverkare av NiMH-batterier i världen idag, exempelvis Panasonic, FDK, Kawasaki och Toyota. Svenska Nilar är en av få tillverkare av industriella bipolära NiMH-batterier. Den minsta Nilar batteriet är en 12 V enhet med 10 storskaliga celler på 10 Ah styck. Batterierna är primärt framtagna för att användas i storskaliga system som kan återfinnas i till exempel hybrid(fordons)-, PV- och smarta elnätstillämpningar. Högspända stackar kräver noggrann styrning av alla batterier i systemet. Modelleringsarbetet i detta projekt möjliggör utveckling av algoritmer för implementation i skalbar kontroll-elektronik, vilket ger ökad batterilivslängd och energieffektivitet som är positivt för användaren, miljön och samhället. Huvudmålen är: 1."Ta fram elektrokemiska 1D och 3D modeller som tar hänsyn till temperatur- och tryckbeteenden hos industriella bipolära NiMH batterier. 2."Förbättra batteriets kemi och mekanik för ökad livslängd och minskad kostnad genom modellerna i steg 1. 3."Ta fram SMV-baserad datadriven modell ur insamlade data från verkliga batterisystem. 4."Anpassning av den datadrivna modellen för användning i verkliga batterisystem. 5."Utbilda en industridoktorand. Tidigare modelleringsarbete avseende NiMH-batterier kommer ligga till grund för de vidareutvecklade elektrokemiska modellerna i projektet. Nyheten är att modellerna kommer att beskriva temperatur- och tryckbeteende hos industriella bipolära NiMH-batterier. Tryck är en stark indikator för batteriets hälsa, och öppnar nya möjligheter till övervakning och kontroll. Tidigare arbete som gjorts av Verena Klass vid KTH kommer att användas som en bas för utveckling av en datadriven modell som inkluderar NiMH-batterier och deras tryckbeteende, vilket tillför en ny aspekt. Denna modell samt de elektrokemiska modellerna kommer att verifieras mot varandra för att identifiera styrkor och svagheter i de respektive modellerna. Den slutliga anpassade SVM-modellen kommer att implementeras i fordonstillämpningar.