Active balancing system for large battery pack
Büyük pil paketi için aktif dengeleme sistemi
- Tez No: 637315
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET TÜMAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Aktif dengeleme, büyük batarya paketi, ağır elektrikli araç, Active balancing, large battery pack, heavy electric vehicle
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 170
Özet
Günümüzde elektrikli araçlara yönelik eğilim artmakta ve pil ömrünün kısalmasını önlemek için çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Pil ömrünü uzatmanın bir yolu, batarya paketlerindeki dengesizliklerin üstesinden gelmektir. Üretimden ve değişen çalışma koşullarından kaynaklanan yapısal farklılıklardan oluşan dengesizlikler, mevcut enerjinin kullanımını azaltır. Bu dengesizliklerin üstesinden gelmek için pasif ve aktif dengeleme yöntemleri tercih edilmektedir. Pasif dengeleme devrelerinin yavaş dengelemesi ve enerji verimsizliği nedeniyle, aktif dengeleme devrelerine yönelik eğilim artmaktadır. Bu tezde, büyük ölçekli batarya paketleri ile donatılmış ticari bir ağır elektrikli araç için, yük transfer barası (CTS) aracılığıyla fazla enerjiyi zayıf enerjili hücrelere aktarabilen bir aktif hücre dengeleme modeli ve yeni bir aktif hücre dengeleme algoritması önerilmektedir. Aktif dengeleme sisteminin (AcBS) performansını test etmek ve değerlendirmek için, çift yönlü dc-dc dönüştürücüler ve anahtar matrisleri ile donatılmış 16 hücreden oluşan 11 modül içeren bir aktif dengeleme devresi (AcBC) MATLAB / SIMULINK ortamında simüle edilmiştir. Çalışma iki aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk çalışmada, ticari elektrikli araçlara uygulanabilen büyük ölçekli batarya paketleri için bir model sunulmuştur. Yük transfer barası, fazla yükü kaynak hücreden hedef hücreye aktarmak için kullanılır. Literatürdeki topolojilerin aksine, sunulan modelin harici depolama elemanına ihtiyacı yoktur çünkü yük transfer barasını tamponlamak için mevcut araç aküsü kullanılmıştır. Sunulan büyük ölçekli pil paketi modeli seri bağlı 176 hücreden oluşmaktadır. Bu nedenle, simülasyonda yirmi iki çift yönlü dc-dc dönüştürücü kullanılmalıdır çünkü her 8 hücre bir dc-dc dönüştürücü ile birleştirilir. Çift yönlü dc-dc dönüştürücülerin anahtarlama sinyallerinin kontrol edilmesi yüksek çalışma zamanı / karmaşıklık gerektirir. Bu nedenle, simülasyondaki modeli basitleştirerek dc-dc dönüştürücüler yerine akım kaynakları kullanılır. İkinci çalışmada yeni bir dengeleme algoritması önerilmiştir. Mevcut yaklaşımlarla karşılaştırıldığında, hızlı dengeleme, daha küçük voltaj dengesizliği aralığı ve çoklu şarj transferleri özelliklerine sahip algoritma, büyük ölçekli batarya paketleri için uygundur. Önerilen algoritmayı mevcut algoritma ile karşılaştırarak, sunulan algoritmanın büyük ölçekli pil paketleri için daha iyi sonuçlar verdiği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Nowadays, the tendency towards electric vehicles is increasing and various studies are being carried out in order to eliminate the shortage of battery life. One way to improve battery life is to overcome imbalances in battery packs. The imbalances due to structural differences arising from production and changing operating conditions, reduces the utilization of available energy. Passive and active equalization methods are preferred in order to overcome these imbalances. Due to the slow equalization and energy inefficiency of passive balancing circuits, the trend towards active balancing circuits is increasing. In this thesis, an active cell balancing model and a new active cell balancing algorithm that is able to transfer excess energy to the cells with weak energy via the charge transfer-bus (CTS) is proposed for a electric heavy commercial vehicle (EHCV) equipped with large battery packs (LBPs). To test and evaluate the performance of the active balancing system (AcBS), an active balancing circuit (AcBC) that includes 11 modules which consist of 16 cells equipped with bidirectional dc-dc converters and switch matrixes have been simulated in MATLAB/SIMULINK environment. The study has been carried out in two stages. In the first study, a model is presented for LBPs which can be applied in EHCVs. CTS is used for transferring excess charge from source cell to destination cell. Unlike topologies in literature, presented model doesn't need for external storage element because it uses the existing vehicle battery to buffer the CTS. The presented LBP model consists of 176 cells connected in series. Thus, twenty-two bidirectional dc-dc (BiDC) converters are used in the simulation because every 8 cells are combined with one dc-dc converter. Controlling the switching signals of BiDC converters involves high runtime/complexity. Therefore, current sources are used instead of dc-dc converters by simplifying the model in the simulation. In the second study, a new balancing algorithm is proposed. Compared to existing approaches, the algorithm with features of fast balancing, smaller voltage imbalance range, and multiple charge transfers is suitable for LBPs. By comparing the proposed algorithm with the existing algorithm, the presented algorithm has been shown to have better results for LBPs.
Benzer Tezler
- Aktif dengeleme yöntemi ile batarya yönetim sistemlerindeki enerji transferi uygulamaları için çift yönlü geri dönüşlü dönüştürücü tasarımı
Bidirectional flyback converter design for energy transfer applications in battery management systems with active balancing method
EREN KÜPCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DAVUT ERTEKİN
- Batarya yönetim sistemleri için hücre dengeleme devresi tasarımı
Cell balancing circuit design for battery management systems
NAZIM ELMALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYozgat Bozok ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA YAZ
- Enerji depolamada yenilikçi karbon yapılı esnek yüzeylerin üretimi ve analizi
Production and analysis of novel carbon structured flexible surfaces for energy storage applications
ESRA ŞERİFE KILIÇ
Doktora
Türkçe
2024
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
- Security constrained optimal redispatch management in balancing markets
Dengeleme piyasalarında güvenlik kısıtlı optimal elektrik üretim talimatı yönetimi
SİNAN EREN
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ NEZİH GÜVEN
- Düşük sıcaklıkta enerji depolama
Low temperature thermal storage
ERTÜRK ÇAĞRIHAN GENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÖZDEMİR