Optimización simultánea de variables operativas y de diseño de una celda de iones de litio para procesos simples de carga y descarga

Abstract

En este trabajo se resumen los principales resultados obtenidos de la aplicación de un modelo fenomenológico de celda de iones de litio en diferentes esquemas de optimización mediante un enfoque de programación matemática. Durante los procesos de carga y descarga de una batería de iones de litio se dan diferentes fenómenos, además, mientras que el proceso de carga se puede predefinir y controlar, los procesos de descarga están sujetos al perfil demandado por determinada aplicación. Debido a esto, se distinguen los esquemas de optimización para cada uno de estos procesos, y a su vez, cada esquema (o problema de optimización) se diferencia principalmente por la función objetivo. Para el proceso de descarga se propone maximizar la energía específica total para un conjunto de valores de tiempo de descarga dados con el objetivo de relacionar energía y potencia entregadas. Para el proceso de carga se consideran tres objetivos distintos basados en los requerimientos de aplicaciones reales; estos son: minimización del tiempo de carga, maximización de la capacidad de carga y minimización de la energía consumida. En ambos esquemas generales (carga y descarga) se plantea la optimización del diseño de celda en diferentes condiciones operativas. Por lo tanto, el enfoque propuesto permite la optimización simultánea de múltiples variables y se obtienen mejoras considerables no sólo en los objetivos evaluados sino también en el desempeño global del sistema.