Metody a algoritmy pro vyrovnávání napětí sériově řazených lithiových článků v akumulátorových sestavách

Ing. Lukáš VALDA

Disertační práce

Anotace:

Tato práce se zabývá problematikou vyvažování sériově řazených lithiových článků v akumulátorových sestavách, přičemž se zaměřuje především na články typu Li-ion. První část práce obsahuje popis jednotlivých typů nevyvážeností, jejich příčin, projevů a důsledků a diskutuje možnosti jejich potlačení či eliminace s využitím aktivních a pasivních metod vyvažování s ohledem na efektivitu. Dále jsou uvedeny nejpoužívanější zapojení aktivních a pasivních balancérů, jejich principy, vlastnosti, řízení, výhody a nevýhody. Druhá část práce se zabývá návrhem aktivního balancéru pro konkrétní aplikaci s využitím získaných teoretický poznatků, přičemž je kladen důraz na vysokou účinnost, nízkou cenu a malé rozměry. Poslední část práce je věnována návrhu algoritmu prediktivního řízení balancéru s cílem maximalizovat použitelnou kapacitu akumulátoru s co nejvyšší efektivitou. V závěru jsou pak diskutovány výsledky práce a nastíněny otázky pro budoucí výzkum dané problematiky.

Abstract:

This thesis deals with the issue of balancing series-connected lithium cells in battery-packs, primarily focusing on Li-ion. The first part contains the description of the types of imbalances and their causes, manifestations and consequences, and discusses options for their suppression or elimination using active and passive methods of balancing with respect to efficiency. The following are the most widely used active and passive balancer circuits, their principles, characteristics, control, advantages and disadvantages. The second part deals with the design of active balancer for a particular application using the theoretic knowledge acquired, with an emphasis on high efficiency, low cost and small size. The last part is devoted to the design of a predictive balancing control algorithm to maximize the usable capacity of the battery-pack with the highest possible efficiency. In conclusion, results of the work are discussed and questions concerning the future research on the topic are outlined.

Klíčová slova

Vyvažování, balancování, balancér, Li-ion, Li-pol, LiFePO4, LiCoO2, SOC, OCV, BMS, mikrokontrolér, kapacita, impedance, nabíjení, vybíjení, prediktivní, akumulátor

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 12. 9. 2016

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta elektrotechnická

Doktorský studijní program / obor:
Elektrotechnika a informatika / Elektronika