طراحي و پياده‌سازي مدار تخمين وضعيت شارژ باتري‌هاي ليتيوم‌يون به كمك الگوريتم فيلتر كالمن توسعه‌يافته تطبيقي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

اين پايان‌نامه به بررسي روش‌هاي مختلف تخمين وضعيت شارژ باتري‌هاي ليتيوم‌يوني به ويژه روش‌هاي مبتني بر مدل مي‌پردازد و با پيشنهاد يك روش كارآمد، امكان تعيين پارامترهاي مدل مدار معادل باتري‌هاي ليتيوم يوني را با دقت مناسب فراهم مي‌كند. در ساليان اخير با پيشرفت سريع تكنولوژي و افزايش تقاضا براي دستگاه‌هاي الكترونيكي قابل حمل، خودروهاي الكتريكي و سيستم‌هاي ذخيره‌سازي انرژي، نياز به باتري‌هاي با كارايي بالا و عمر طولاني‌تر افزايش يافته است. باتري‌هاي ليتيوم‌يوني به دليل چگالي انرژي بالا، وزن كم و طول عمر مناسب به عنوان يكي از بهترين گزينه‌ها براي تأمين اين نيازها شناخته مي‌شوند. با اين حال، مديريت دقيق وضعيت شارژ باتري‌هاي ليتيوم‌يوني براي افزايش ايمني، بهينه‌سازي عملكرد و طول عمر آن‌ها امري ضروري است و اين موضوع نيازمند يك روش مناسب جهت تخمين دقيق وضعيت شارژ اين نوع باتري‌ها است. در اين پايان‌نامه، در ابتدا به مدل‌سازي باتري‌هاي ليتيوم‌يوني به كمك مدل مدار معادل دوقطبي به منظور دستيابي به سادگي و دقت مناسب پرداخته مي‌شود. سپس به منظور اعمال يك آزمون دشارژ پالسي با دامنه ثابت به باتري‌هاي ليتيوم‌يوني كه يك روش ايده‌آل براي تعيين پارامترهاي مدل مدار معادل باتري است، مدار تست پيشنهادي ارائه مي‌شود. با استفاده از اين مدار تست، ظرفيت واقعي و ولتاژ ترمينال يك باتري ليتيوم‌يوني نمونه با ظرفيت نامي 2200 ميلي آمپرساعتي در اثر جريان دشارژ پالسي اندازه‌گيري مي‌شود و به كمك برازش منحني حداقل مربعات پارامترهاي مدل مدار معادل دوقطبي به دست مي‌آيد. مقايسه پاسخ واقعي باتري و پاسخ مدل باتري، خطاي مدل‌سازي ناچيزي را نشان مي‌دهد. به كمك مدل‌سازي انجام شده و الگوريتم‌هاي فيلتر كالمن توسعه‌يافته و فيلتر كالمن توسعه‌يافته تطبيقي، وضعيت شارژ باتري محاسبه شده و با مقايسه با وضعيت شارژ واقعي باتري مي‌توان نتيجه گرفت كه مدل‌سازي باتري به درستي انجام شده است و همچنين فيلتر كالمن توسعه‌يافته تطبيقي به دليل توانايي تطبيق پارامترها، عملكرد بسيار بهتري از خود نشان مي‌دهد و وضعيت شارژ را با دقت بالاتري به مقدار واقعي همگرا مي‌كند. در ادامه به طراحي و توسعه يك برد الكترونيكي براي انجام انواع آزمون‌هاي دشارژ با استفاده از ميكروكنترلر STM32 پرداخته مي‌شود. اين برد قابليت اجراي انواع آزمون‌هاي دشارژ پالسي و پيوسته بر روي باتري‌هاي ليتيوم‌يوني در جريان‌هاي پايين را فراهم مي‌كند.

230986

الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان