Tester a simulátor akumulátorových baterií

Bc. Petr Šebesta

Master's thesis

Battery tester and simulator

Abstract:

S rozvojem používání přenosných elektrických zařízení je čím dál větší tlak na účinný zdroj jejich energie a tudíž na vývoj čím dál efektivnějších elektrochemických článků. Při jejich vývoji je nutné otestovat vlastnosti různých technologií a měřit parametry vyrobených článků s důrazem na efektivitu jejich provozu a bezpečnost používání. Tato práce se zabývá vývojem testeru a simulátoru elektrochemických článků. Cílem práce je navrhnout a vytvořit spolehlivý a účinný testovací systém pro elektrochemické články, který dokáže přesně změřit testovaný článek a následně simulovat jeho vlastnosti vůči zařízení, které má být článkem napájeno. V práci je podrobně popsán vývoj navrhovaného zařízení, včetně programovatelného napájecího zdroje, elektronické zátěže a řídícího systému. Dále je navržena implementace, včetně výběru komponentů a návrhu desek plošných spojů, která byla pak realizována a testována a jsou zde popsány i opravy a optimalizace původního návrhu. Zkonstruované zařízení umožňuje otestování a simulaci článku o provozním napětí od 1V do 21 V a maximálním provozním proudu 10A. Tento tester a simulátor bateriových článků nabízí účinný, nákladově efektivní a spolehlivý prostředek pro hodnocení vlastností baterie, který je nezbytný pro vývoj a zlepšování bateriových technologií a jejich použitelnost pro různé aplikace.

Abstract:

With the expansion of portable electrical devices, an increased emphasis is placed on their efficient power source and therefore, on the development of more effective electrochemical cells. During their development, it is necessary to test the properties of different technologies and to measure the parameters of the manufactured cells with an emphasis on their effective operation and their safety of use. This work is focused on the development of an electrochemical cell tester and simulator. The work aims to design and create a reliable and efficient system for cell testing. This system can precisely measure the tested cell and then simulate cell parameters toward the device to be powered. This work describes the development of the designed system, including a programmable power supply, electronic load, and controller system. Next, the implementation is proposed, including the selection of components and the design of printed circuit boards. The implemented design was tested; the corrections and optimization of the original design were described. The constructed device enables testing and simulation of a cell with an operating voltage from 1 V to 21 V and a maximal operating current of 10 A. This battery cell tester and simulator offers efficient, cost-effective, and reliable equipment to evaluate battery parameters, which is essential for the development and improvement of battery technologies and their usability to a broad range of applications.

Keywords

akumulátor, testování, simulace funkcí akumulátoru

Keywords

accumulator, testing, simulation of battery functions

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 16. 5. 2023
• Supervisor: doc. Ing. Stanislava Papežová, CSc.
• Reader: Zbyněk Vondrášek, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Engineering

Master programme:
Information and control technology in the agro-food complex