ضبط ديناميكي هجيني قائم على PSO-MPC لمعايير إدارة البطارية لتحسين أداء بطارية الليثيوم أيون في المركبات الكهربائية

أدى الاعتماد المتزايد للمركبات الكهربائية إلى زيادة الحاجة لأنظمة إدارة البطارية (BMS) موثوقة وفعالة، وهو ما يمكن بصورة حرجة من التشغيل الآمن وإطالة عمر البطارية. غالبًا ما تعاني تصاميم BMS التقليدية من إعدادات معلمات ثابتة، مما يؤدي إلى تحكم غير مثالي في الشحن/التفريغ، وعدم استقرار حراري، وزيادة حدوث الأعطال، خاصةً تحت ظروف القيادة والحمل الديناميكية. علاوة على ذلك، تفتقر الأساليب الحالية إلى القدرة على التكيف في ضبط حدود الحماية ومكاسب التحكم، وهي ضرورية لإدارة صحة البطارية وكفاءتها وقدرتها على تحمل الأعطال في الوقت الحقيقي. لتجاوز هذه القيود، تقترح هذه الورقة إطار تحكم ذكي هجين يدمج تحسين سرب الجسيمات (PSO) والتحكم التنبؤي النموذجي (MPC) لتمكين تنظيم ديناميكي وتكيفي لعمليات شحن وتفريغ البطارية. يُستخدم خوارزمية PSO ذات الأهداف المتعددة لتحسين الحد الأقصى لتيار التفريغ، حد تيار الشحن، حالة الشحن الأولية (SoC)، وجهد الشحن، مع تقليل خسائر الطاقة وحدوث الأعطال. بعد ذلك، يُدمج MPC لتنظيم التيار والديناميكيات الحرارية باستخدام قيود تنبؤية على حالة الشحن والجهد ودرجة الحرارة، مما يتيح إجراء تحكم سلس وآمن. يُنفذ الإطار المقترح على نظام بطارية ليثيوم أيون عالي الدقة قائم على النموذج، ويُقارن مع الخطط التقليدية وخطط التحسين الأحادي. تُظهر النتائج المكثفة للعمل المقترح أداءً متفوقًا مع تقليل يصل إلى 30% في تبديد الطاقة للمحول والموصلات (المعرف على أنه خسارة الطاقة التراكمية مقسومة على إجمالي الطاقة المقدمة)، وكفاءة محسنة، ثبات أفضل في حالة الشحن، والقضاء التام على حالات الجهد الزائد والتيار الزائد. تؤكد هذه النتائج فعالية النهج الهجين PSO-MPC المقترح للتحكم في البطارية في الوقت الحقيقي، مقدمًا حلاً قابلًا للتوسع وتكيفيًا لإدارة بطاريات المركبات الكهربائية من الجيل القادم. تم تنفيذ العمل المقترح ومحاكاته في بيئة برمجيات MATLAB R2024b. • تصميم وتطوير BMS فعال باستخدام معلمات البطارية لتشخيص الأعطال والسلامة الحرارية • تصميم BMS بضبط متعدد الأهداف باستخدام PSO لتقليل فقد الطاقة وأعطال البطارية • اعتماد استراتيجية التحكم التنبؤي النموذجي لتنظيم الشحن والتفريغ ضمن حدود حالة الشحن • نشر استراتيجية هجينة PSO–MPC لتعزيز ثبات حالة الشحن والسلامة الحرارية وتقليل الأعطال