Batarya yönetim sistemleri için yeni bir hücre dengeleme sistemi tasarımı
Design of a new cell balancing system for battery management systems
- Tez No: 803181
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UMUT ENGİN AYTEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hibrit batarya dengeleme sistemi, otomotiv sistemleri, batarya yönetim sistemi, pasif dengeleme, aktif dengeleme, Hybrid battery balancing system, automotive systems, battery management system, passive balancing, active balancing
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Lityum iyon piller, günümüz elektrikli araçlarında yaygın olarak enerji depolama sistemleri (EDS) olarak kullanılmaktadır. Enerji depolama sistemlerinin kontrol edilmesi ve düzgün bir şekilde çalışması için depolama sistemlerine batarya yönetim sistemleri entegre edilir ve bu şekilde sistemin verimi arttırılmış olur. Günümüz teknolojisi baz alındığında, batarya yönetim sistemleri hücre ve modüllerden oluşan batarya paketlerinin vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir. Aynı zamanda, batarya yönetim sistemlerinde bulunan önemli fonksiyonlardan biri olan hücre dengeleme sistemleri günümüzde her batarya yönetim sistemine entegre edilir. Aşırı şarj ve deşarj durumlarından bataryayı korumak için seri bağlı hücreler veya modüller arasında dengeleme sistemleri oluşturulmuştur. Elektrikli araçlarda batarya hücrelerinin ve modüllerinin düzgün çalışabilmesi için hücreler arası ve modüller arası gerilimlerin sürekli şekilde dengede tutulması gereklidir. Hücre ve modüllerdeki kapasite, sıcaklık ve yaşlanma dengesizlikleri, araca verilebilecek enerji miktarını sınırlar. Bu tez çalışmasında, hibrit dengeleme adı verilen, hücre düzeyinde pasif dengeleme ve modül düzeyinde aktif dengelemenin maliyet etkinliğini sağlarken aynı anda batarya kapasitesinin maksimum düzeyde kullanılmasını sağlayan yeni bir batarya dengeleme sistemi önerilmiştir. Batarya paketi bir dizi modülden oluşur, modüller ise kendi içerlerinde bir dizi seri bağlı hücreden oluşur, modüller arasında aktif dengelemeyi gerçekleştiren modül düzeyinde anahtarlamalı kondansatör ile birlikte bir modülün içerisinde seri bağlı hücreler düzeyinde pasif dengeleme gerçekleştirilir. Aktif ve pasif dengelemenin aynı anda çalıştığı bir dengeleme yapılır. Stratejiye hibrit dengeleme adı verilir, çünkü sıcaklık ve SOC dengelemesi ile birlikte enerji kayıplarının en aza indirilmesi dahil olmak üzere geleneksel dengeleme sistemlerinin ötesinde bir dengeleme stratejisi izler. Bu tez kapsamında, bir lityum iyon pil takımı üzerinde uygulanan hibrit dengeleme sistemi için tasarım detayları ve simülasyon sonuçları sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Nowadays, lithium-ion batteries are widely used as energy storage systems (ESS) in electric vehicles. Battery management systems are integrated into the storage systems in order to control and properly operate the energy storage systems to reach the sufficient efficiency of the system. Based on today's technology, battery management systems have become an indispensable part of battery packs consisting of cells and modules. At the same time, cell balancing systems, one of the important functions in battery management systems, are integrated into every battery management system today. In order to protect the battery from over-charging and over-discharging, balancing systems have been created between cells or modules connected in series. Battery cells and modules must be constantly balanced in order to work properly. Capacity, temperature and aging imbalances in cells and modules limit the amount of power that can be supplied to the vehicle. Based on this problem, a hybrid balancing system has been proposed as a solution to this issue, combining passive balancing at the cell level with active balancing at the module level while maximizing battery capacity at the same time. The battery pack consists of a series of modules, while the modules themselves consist of a series of cells connected in series, passive balancing is performed at the level of cells connected in series inside a module, with a module-level switched capacitor which performs active balancing between the modules. Active and passive balancing are performing the balancing process at the same time. The strategy is called hybrid balancing because it pursues goals beyond traditional state of charge equalization, including temperature and energy capacity equalization and minimizing energy losses. This thesis presents design details and simulation results for a hybrid balancing system on a lithium-ion battery pack.
Benzer Tezler
- Elektrikli araçlarda kullanılan batarya yönetim sistemlerinin incelenmesi ve örnek bir batarya yönetim sistemi tasarımı
Review of battery management systems used in electric vehicles and an example battery management system design
MEHMET GÜRGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiKocaeli ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCÜMENT KARAKAŞ
- State of charge estimation of lithium-ion batteries using machine learning approach
Makine öğrenmesi yaklaşımı kullanılarak lityum iyon pillerin şarj durumu tahmini
OSMAN ALPER ALTUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE AYAZ
- Kurşun-asit bataryaların aktif hücre dengelenmesiyle denizaltıların snorkel yapmadan sualtında kalış sürelerinin arttırılması
Active balancing of lead-acid cells to increase submarine's underwater endurance
CİHAN ATBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMaltepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVİN TAŞALTIN
- Modelling and state of charge estimation for lithium-ion batteries
Lityum-iyon bataryalarda modelleme ve şarj durumu kestirimi
OZAN ÖZAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OVSANNA SETA ESTRADA
- State of charge estimation for lithium-based batteries
Lityum tabanlı piller için şarj durumu kestirimi
MERT ÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN FATİH UĞURDAĞ
PROF. DR. TAYLAN AKDOĞAN