طراحي و ساخت سيستم مديريت باتري هاي سرب اسيدي با قابليت تخمين پارامترهاي مدل مدار معادل باتري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

در عصر حاضر با گسترش ارتباطات و فناوري اطلاعات، استفاده از وسايل الكترونيكي قابل حمل همچون گوشي‌هاي تلفن همراه و لپ‌تاپ‌ها بطور چشمگيري توسعه يافته‌ است. ذخيره و تأمين انرژي بصورت آسان و مطلوب به منظور استفاده كاربردي از اين وسايل، ضروري است. به دليل مشكلات و عوارض آلودگي هوا، شركت‌هاي بزرگ خودروسازي سالانه هزينه‌هاي گزافي را صرف ساخت خودروهاي الكتريكي و هيبريدي مي‌نمايند كه از مهمترين چالش‌ها در رابطه با ساخت اين خودروها، نحوه‌ي ذخيره انرژي مورد نياز آن‌ها است. فراهم كردن پيوسته توان مورد نياز براي بارهاي راهبردي و حساس در زمان‌هايي كه شبكه انرژي الكتريكي از دست مي‌رود، از ديگر كاربردهاي حياتي است كه اهميت نياز به ذخيره‌سازهاي انرژي را نشان مي‌دهد. در تمامي موارد فوق و بسياري از كاربرد‌هاي ديگر، از باتري‌ها به عنوان ذخيره‌ساز انرژي استفاده مي‌شود. با وجود پيشرفت چشمگير تكنولوژي طراحي و ساخت باتري‌هاي مختلف، همچنان نمي‌توان عملكرد صحيح باتري‌ها را تضمين كرد. از طرفي متأسفانه بيشتر كاربران از نحوه درست حفاظت و نگهداري باتري‌ آگاه نيستند. اين عدم آگاهي از ويژگي‌ها و خصوصيات باتري در كنار شرايط نگهداري نادرست، باعث مي‌شود كه نتوان از حداكثر ظرفيت باتري استفاده كرد و حتي ممكن است باتري قبل از سپري كردن طول عمر اقتصادي خود بطور كامل آسيب ببيند. اين مسأله منجر به تحميل هزينه‌هاي گزاف به خصوص در مقياس‌هاي بزرگ مي‌شود. بنابراين يك سيستم مديريت كه بتواند رفتار باتري‌ را بطور پيوسته و برخط بررسي كرده، حالت‌هاي مختلف باتري از جمله وضعيت شارژ و وضعيت سلامت باتري را تخمين بزند و بروز هر گونه خطا در سيستم را به موقع تشخيص دهد، براي افزايش قابليت اطمينان و بهبود عملكرد كل سيستم ضروري است. ساختار اين پايان‌نامه به سه بخش اصلي تقسيم مي‌شود. در قسمت اول به بررسي سخت‌افزار پيشنهاد شده به منظور تعيين ساختار بهينه و پارامتر‌هاي مدل مدار معادل باتري‌هاي سرب اسيد پرداخته مي‌شود. اين مدار كه به منظور دشارژ باتري با يك جريان پله‌اي با نرخ ثابت طراحي شده است، يك روش جامع است كه مي‌تواند براي تعيين مدل مدار معادل انواع باتري به كار برده شود. سپس با استفاده از سخت‌افزار ساخته شده، مدل مدار معادل يك باتري سرب اسيد نمونه با ولتاژ نامي 12 ولت و ظرفيت 7/2 آمپرساعت بدست مي‌آيد. با مقايسه پاسخ مدل باتري با پاسخ واقعي، خطاي مدل‌سازي كمتر از 0/4 درصد مي‌باشد. در بين روش‌هاي مختلف تخمين وضعيت شارژ، روش تخمين مبتني بر مدل، كاربردي‌ترين رويكرد است كه دقت اين روش‌‌، به طور قابل توجهي به دقت مدل‌سازي باتري بستگي دارد. در بخش دوم اين پايان نامه، با ارائه رويكردي مبني بر نحوه پياده‌سازي فيلتر كالمن توسعه‌يافته در سيستم‌هاي تعبيه شده، وضعيت شارژ باتري مورد آزمايش با استفاده از مدل بدست آمده در بخش اول تحت يك رژيم دشارژ مشخص، تعيين مي‌شود. با مقايسه وضعيت شارژ بدست آمده از روش فيلتر كالمن توسعه يافته با روش شمارش كولمب، مي‌توان نتيجه گرفت كه مدل‌سازي باتري سرب اسيد نمونه به درستي انجام شده است. در نهايت، الزامات فني و ساختار‌هاي مختلف سيستم مديريت باتري بطور مختصر بررسي شده و يك سيستم مديريت باتري به منظور كنترل چهار باتري سرب اسيد سري شده، طراحي و پياده‌سازي مي‌شود.

214296

الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان

احمدرضا تابش، زينب مالكي

حميدرضا كارشناس