Use of extended kalman filtering for battery management system of a lithium-ion battery
Lityum-iyon pilin batarya yönetim sistemi için genişletilmiş kalman filtre kullanımı
- Tez No: 710338
- Danışmanlar: PROF. DR. DUYGUN EROL BARKANA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Günümüzde birçok enerji depolama uygulaması vardır fakat bunlardan en yaygın olanı kimyasal ve elektromekanik depolama yapan pillerdir. Piller, elektroniğin kullanıldığı çeşitli alanlarda ve yenilebilir enerji sistemleri endüstrilerinde tercih edilen önemli bir enerji kaynağıdır. Pil teknolojisi, akıllı şebekelerde enerji depolama, elektrikli ve hibrit araçlar, tüketici elektroniği gibi gelecek ve günümüz teknolojisinde büyük bir öneme sahiptir. Farklı pil teknolojileri arasında, Lityum iyon piller iyi performans özellikleri, yüksek enerji yoğunluğu, düşük ağırlığı, yüksek galvanik potansiyeli ile daha popüler hale gelmektedir. Bir veya birden fazla pil hücresi, güvenli ve güvenilir bir şekilde voltajının, akımının ve sıcaklığının kontrol edilebildiği bir Battery Management System (BMS) devresine ihtiyaç duyar. Bir BMS'in başlıca amaçları hücreleri veya pili hasarlardan korumak, pilin ömrünü uzat-mak ve pili belirtilen çalışma parametrelerini karşılayabilecek durumda tutmaktır. Bu nedenle BMS bu işlevlerden bir tanesini veya fazlasını içerebilir. Bu tezde şarj ve deşarj esnasında voltaj, akım ve sıcaklık gibi temel işlevsel parametreleri kontrol etmeye yara-yan bir BMS sistemi tasarlanmıştır. Şarj, Deşarj, Normal Çalışma ve Koruma Modu ol-mak üzere dört farklı çalışma modu tanımlanmış olup açık devre voltajına göre ölçülmüş açık devre voltajı (OCV) değerleri referans alınarak State of Charge (SoC) değerini de ekrandan kullanıcıya izleme imkanı verilmiştir. BMS' in şarj durumu (SoC) gibi doğrudan ölçülmesi mümkün olmayan pil durumlarını doğru şekilde tahmin edebilmesi gerekmektedir. Yapılan çalışmada Dual Polarization Model incelenmiş, modelin parametrelerinin tanımlanması deneysel testler ve Kalman Filtresi ile sağlanmıştır. SoC tahmini için geliştirilmiş Kalman Filtresi, Coulomb Coun-ting yöntemini kullanarak kaydedilen akım ile birlikte ölçülen hücre voltajını, belirtilen model tarafından tahmin edilen hücre voltajı değeriyle karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, Kalman filtresi, ölçüm ve model tahmini doğruluklarını göz önünde bulundurarak SoC için düzeltilmiş bir tahmin sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
There are numerous energy storage applications today, but batteries that store chemical and electromechanical storage are most common. Batteries are an essential energy source preferred in various fields where electronics are used and in renewable energy systems industries. Battery technology has an utmost significance in future and present technologies such as energy storage in smart grids, electric and hybrid vehicles, consumer electronics. Lithium-ion batteries are becoming more popular among the different battery technologies with their excellently solid performance characteristics, high energy density, low weight, and high galvanic potential. One or more battery cells require a Battery Management System (BMS) circuit of which voltage, current, and temperature can be controlled safely and reliably. The primary purposes of a BMS are to protect the cells or battery from damage, prolong the battery's life, and keep the battery in a condition that can meet specified operating parameters. Therefore, the BMS may include one or more of these functions. In this thesis, a BMS system is designed to control basic functional parameters such as voltage, current, and temperature during charging and discharging. Four different operating modes have been defined as Charge, Discharge, Normal Operation, and Protection Mode. The user has been allowed to monitor the State of Charge (SoC) value on the screen by taking the OCV values measured according to the open-circuit voltage as a reference. The BMS needs to be able to accurately predict battery states that cannot be directly measured, such as State of Charge (SoC). Within the scope of the study, the Dual Polarization Model was examined, and experimental tests and Extended Kalman Filter defined the parameters of the model. The developed Extended Kalman Filter for SoC estimation compares the measured cell voltage with the recorded current using the Coulomb Counting method with the cell voltage value predicted by the specified model. As a result, Coulomb Counting and Open Circuit Voltage (OCV) methods provide a corrected estimate for the SoC, considering the correlated and designed Extended Kalman filter measurement and model prediction accuracies.
Benzer Tezler
- Elektrikli araçlar için yüksek doğrulukla şarj kestirimi sunan batarya yönetim sistemi tasarımı
Design of battery managemenet system providing high accuracy state of charge estimation for electric vehicles
MUSTAFA MERT SERİNBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ONUR GÜLBAHÇE
- Nominal capacity calculation for lithium-ion batteries with advanced algorithms
Lityum-iyon bataryalarda gelişmiş yöntemlerle batarya güncel kapasite kestirimi
HARUN NALBANT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- Elektrikli araçlardaki lityum-iyon bataryalar için modelleme ve şarj durumunun kestirimi
Modelling and state of charge estimation for lithium-ion batteries in electric vehicles
KENAN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA DOĞAN
- Elektrikli araçlardaki lityum iyon bataryalar için şarj durumu tahmini
State of charge estimation for lithium-ion batteries in electric vehicles
EGE ANIL BOSTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN SEZER
- A PC-based signal validation system for nuclear power plants
Başlık çevirisi yok
ALİ SEYFETTİN ERBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
1994
EnerjiThe University of TennesseeNükleer Mühendislik Ana Bilim Dalı
DR. BELLE R. UPADHYAYA