Estimator for Charge Acceptance of Lead Acid Batteries

Estimateur d’acceptance de charge des batteries Pb-acide

Ford Forschungszentrum Aachen, Süsterfeldstrasse 200, 52072 Aachen - Germany
e-mail: uchriste@ford.com - paolo.romano@epfl.ch - ekarden@ford.com

Abstract

A phenomenological model of lead acid batteries is developed that is then used to construct an estimator for short term charge acceptance. Conceptually, the model is based on a partial differential equation that is discretized for tractability. With observers for the battery current and state of charge, the prediction of the internal states is improved. Since the model is essentially linear, the short term prediction can be implemented in closed form, thus without the need for computationally intensive prediction simulations at each sampling instant. The only nonlinearity, the dependence on temperature, can be incorporated in a linear parameter-varying model.

Résumé

Un modèle phénoménologique des batteries plomb-acide est développé et utilisé pour réaliser un estimateur d’acceptance de charge à court terme. Conceptuellement, le modèle est basé sur une équation différentielle partielle qui est discrétisée pour simplifier. La prédiction des états du modèle est améliorée par l’utilisation d’observateurs du courant et de la charge de la batterie. Comme le modèle est essentiellement linéaire, la prédiction à court terme peut être formulée en forme close. Il n’est donc plus nécessaire d’avoir recours à des simulations complexes à chaque instant d’échantillonnage. La seule dépendance non-linéaire, celle à la température, peut être incorporée dans un modèle linéaire à paramètre variable.