Kursplan för Avancerad modellering och reglering av batterier

Kursplan fastställd 2024-05-23 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnAdvanced battery modelling and control
  • KurskodTRA445
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareTRACKS
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • InstitutionTRACKS
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 97234
  • Min. antal deltagare8
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0124 Projekt 7,5 hp
Betygsskala: TH		 7,5 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Förutom de allmänna förkunskaperna för att studera på grundläggande nivå vid Chalmers, måste studenten säkerställa att nödvändiga kompetenser innehas eller inhämtas under kursens gång. Examinator formulerar och kontrollerar dessa kompetenser. Studenten kan bara bli antagen efter överenskommelse med examinator

Alla masterstudenter, doktorander och Chalmers-alumner med intresse för batterier, modellering och styrning, tillståndsskattning, snabbladdning, maskininlärning inom batteriforskning och batteriåldring är välkomna.

Syfte

Kursens syfte är att utgöra en plattform för att arbeta med och lösa utmaningsdrivna tvärvetenskapliga autentiska problem från olika delar av samhället såsom akademin, industri och offentlig sektor. Syftet är också att studenter från olika program arbetar tillsammans och tränar på att fungera effektivt i mångdisciplinära utvecklingsteam.

Idag spelar batterier en oerhört viktig roll för vägen mot ett uthålligt sammhälle. Som en konsekvens så är det också oerhört viktigt att batterierna används på ett sätt som ger så lång livslängd och hög prestanda som möjligt. Den här kursen syftar till att ge studenterna kunskap och verktyg för detta genom en omfattande förståelse för avancerade batterihanteringssystem (BMS), som täcker de kritiska aspekterna av batterimodellering, styrning/reglering och diagnostik. Genom tvärvetenskapligt samarbete och engagemang i den senaste forskningen och branschpraxis kommer studenterna att få färdigheter i att analysera batteridynamik, uppskatta batteritillstånd och modellparametrar samt känna till grundläggande reglering av effekt och temperatur. I slutet av kursen kommer deltagarna att förstå både fysikbaserade och datadrivna modeller för att bedöma batterihälsa, förutsäga åldrande, hantera effektgränser och säkerställa effektiv och säker drift av batterisystem.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  • kritiskt och kreativt identifiera och/eller formulera avancerade arkitektoniska eller tekniska problem
  • bemästra problem med öppna lösningsrymder. Detta innefattar att kunna hantera osäkerheter och begränsad information
  • arbeta i tvärvetenskapliga grupper och samarbeta i grupper med olika sammansättningar
  • muntligt och skriftligt på engelska förklara och diskutera information, problem, metoder, design- och utvecklingsprocesser samt lösningar
  • Identifiera och förklara hur batterihanteringssystem (BMS) fungerar och deras roll i energilagringslösningar.
  • Tillämpa ekvivalenta kretsmodeller för att simulera battericellers beteende och prestanda under olika driftsförhållanden.
  • Implementera Kalman-filter för uppskattning av batteritillstånd, inklusive laddningstillstånd (SOC) och hälsotillstånd (SOH).
  • Använda termiska och ekvivalenta kretsmodeller för att kontrollera batteriets effekt och temperatur.
  • Förklara fysikbaserade och datadrivna modeller för att diagnostisera batteriets åldrande och förutsäga framtida prestanda.

Innehåll

  • Batterihanteringssystem (BMS) och dess roll för batterienergilager och för hållbara energisystem
  • Ekvivalenta kretsmodeller för simulering och styrning
  • Uppskattning av batteritillstånd och parametrar
  • Elektrokemiska batterimodeller
  • Mekanismer för batteriets åldrande och deras inverkan på batteriets livslängd
  • Datadriven diagnostik och prognostik
  • Termisk hantering i batterier
  • Tekniker för cellbalansering och säkerställa konsekvent prestanda och lång livslängd

Organisation

Kursen drivs av ett lärarlag. Kursen innehåller
  • Föreläsningar
  • Handledda datorövningar med realistiska frågeställningar
Studenterna delas in i grupper och för varje session finns det realistiska modellerings-, uppskattnings- och kontrolluppgifter som ska utföras på verkliga mätdata.

Litteratur

Med input från lärarlaget kommer studenterna att utveckla förmågan att identifiera och skaffa relevant litteratur genom hela sitt projekt.
  • Plett, G. L. (2015). Battery management systems, Volume I: Battery modeling. Artech House.
  • Plett, G. L. (2015). Battery management systems, Volume II: Equivalent-circuit methods. Artech House.
  • Plett, G. L., & Trimboli, M. S. (2024). Battery management systems volume III Physics-based methods (No. 313742). Artech House.
  • Material utdelat under kursen

Examination inklusive obligatoriska moment

Kursen är upplagd med föreläsningar före lunch och handledda datorövningar med demonstrationer efter lunch. Studenterna delas in i grupper och för varje session finns det realistiska modellerings-, uppskattnings- och kontrolluppgifter som ska utföras på verkliga mätdata. Uppgifter som inte slutförts vid dessa sessioner är hemarbete till nästa övningssession. I slutet av kursen sammanfattas resultaten av alla sådana uppgifter i en rapport som lämnas in.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.