Systém správy Li-Ion baterií

Jiří OČENÁŠEK

Bakalářská práce

Batterry Management System - BMS

Anotace:

Tato práce se zabývá systémem správy článků pro Li-Ion baterie neboli BMS pro využití v prototypových elektrických vozidlech. Systém je navržen tak, aby byl schopen vyrovnávat hladiny napětí článků, což prodlužuje jejich životnost. Díky tomuto systému je také možné vyhnout se nechtěným vedlejším účinkům. Těmi jsou například snížení kapacity článků nebo jejich destrukce. Počet článků baterie, které je systém schopen spravovat je variabilní. Celé zařízení je založeno na SPI a UART komunikaci, přičemž jsou hodnoty napětí zobrazovány v grafické i číselné podobě v uživatelském rozhraní. První polovina práce se zabývá především rozdělením elektrochemických zdrojů (převážně akumulátorů) a shrnutím jejich vlastností nebo například nabíjením a vybíjením konkrétních typů akumulátorů. V další části je popsán princip BMS, jeho účel a veličiny, které lze s pomocí BMS získat. Poté je výčtem uvedeno několik možných variant BMS dostupných na trhu a kritéria, podle kterých je vybrána použitá varianta v této práci. Ve druhé polovině práce je popsáno zapojení a jednotlivé části zařízení BMS spolu s některými důležitými částmi obvodu měřícího modulu, jako je například A/D převodník, sériová komunikace a další. V poslední části práce je rozepsáno programové řešení měření článků spolu s jejich balancováním.

Abstract:

The main focus of this bachelor thesis is Battery Management System also known as BMS for Li-Ion batteries which is to be used with prototypes of electric vehicles. The system is designed to be able to level up voltage values of each cell, so negative side effects can be avoided and life of the batteries prolonged. Number of cells connected is not relevant as the system is to be universal. The whole device is based on SPI and UART serial communication whence measured cell voltages are displayed in user interface as gauges and numerical values. First half of the thesis is focused on electrochemical power sources (mostly accumulators) and summarizes characteristics of each type or charging and discharging methods. In following part, the BMS and its principals are described along with quantities obtainable by the BMS. Afterwards, some of the BMS solutions available on the market are listed with criteria which were followed while choosing the right solution for the project. In second half of the thesis each part of the system is described along with connection of the whole system. Also, few important circuits are also listed and their functions, for example A/D convertor, serial communication and more. In the last part of the thesis a programming solution for measuring cell voltages and balancing of cells is wrote down.

Klíčová slova

BMS, akumulátor, UART, SPI, balancování

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 6. 2018

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Bedřich Bednář

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta elektrotechnická

Bakalářský studijní program / obor:
Elektrotechnika a informatika / Elektronika a telekomunikace