Μελέτη συστήματος διαχείρισης συσσωρευτών ηλεκτροκίνητου οχήματος : κατασκευή διάταξης εξισορρόπησης κατάστασης φόρτισης

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός συστήματος διαχείρισης ενέρ- γειας ηλεκτροχημικών συσσωρευτών ενός ηλεκτροκίνητου οχήματος και την κατασκευή διάταξης εξισορρόπησης της κατάστασης φόρτισης τους. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλε- κτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργ...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Χανιόγλου, Κλεάνθης
Άλλοι συγγραφείς: Τατάκης, Εμμανουήλ
Μορφή: Thesis
Γλώσσα:Greek
Έκδοση: 2018
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/11750
id nemertes-10889-11750
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language Greek
topic Συσσωρευτές
Εξισορρόπηση
Μετασχηματιστές
Ηλεκτρικά οχήματα
Batteries
Balancing
Transformers
Electric vehicles
629.250 24
spellingShingle Συσσωρευτές
Εξισορρόπηση
Μετασχηματιστές
Ηλεκτρικά οχήματα
Batteries
Balancing
Transformers
Electric vehicles
629.250 24
Χανιόγλου, Κλεάνθης
Μελέτη συστήματος διαχείρισης συσσωρευτών ηλεκτροκίνητου οχήματος : κατασκευή διάταξης εξισορρόπησης κατάστασης φόρτισης
description Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός συστήματος διαχείρισης ενέρ- γειας ηλεκτροχημικών συσσωρευτών ενός ηλεκτροκίνητου οχήματος και την κατασκευή διάταξης εξισορρόπησης της κατάστασης φόρτισης τους. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλε- κτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη του συστήματος επίτηρησης ηλεκτρο- χημικών συσσωρευτών. Οι ηλεκτροχημικοί συσσωρευτές ιόντων λιθίου πρέπει να λειτουργούν εντός ασφαλών ορίων, αλλιώς μπορεί να καταστραφούν. Για να επιτευχθεί αυτό χρειάζεται ένα σύστημα που θα επιτηρεί τους συσσωρευτές και θα διαχειρίζεται την ενέργεια τους ώστε να εξασφαλίζεται η μέγιστη απόδοση και η ασφάλεια του συστήματος. Τελικός στόχος είναι να χρησιμοποιηθεί το σύ- στημα που θα κατασκευαστεί στη συστοιχία των συσσωρευτών ενός ηλεκτροκίνητου οχήματος τύπου buggy. Τμήματα της παρούσας διπλωματικής εργασίας πραγματοποιήθηκαν σε συνεργασία με το φοιτητή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Φώτη Βαχτσιαβάνο, καθώς οι δύο διπλωματικές είχαν κοινά θεωρητικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά τα οποία εφαρμόστηκαν σε διαφορετικές διατάξεις. Αρχικά, γίνεται συνοπτική αναφορά των διαφορετικών ειδών συσσωρευτών και των χαρακτηρι- στικών του κάθε είδους. Επιπλέον, παρουσιάζονται οι λόγοι που καθιστούν ένα σύστημα διαχείρισης της ενέργειας αυτών αναγκαίο. Στη συνέχεια αναλύονται διάφορες διατάξεις που μπορούν να χρησι- μοποιηθούν για τη διαχείριση και την αναδιανομή της ενέργειας των ηλεκτροχημικών συσσωρευτών. Από αυτές επιλέχθηκε η καταλληλότερη διάταξη η οποία χρησιμοποιεί ως βασικό στοιχείο διανομής ενέργειας το μετατροπέα τύπου Flyback. Έγινε θεωρητική ανάλυση της τοπολογίας Flyback τόσο για τη λειτουργία σε συνεχή αγωγή όσο και για τη λειτουργία σε ασυνεχή αγωγή. Εξαιτίας της ιδιομορφίας του μετασχηματιστή που εμπε- ριέχεται στον Flyback ο οποίος λειτουργεί με μονοπολική ροή, κατά την ανάλυση των μεταβατικών φαινομένων κρίθηκε απαραίτητη η χρήση κυκλώματος καταστολής των υπερτάσεων. Στη συνέχεια έγιναν προσομοιώσεις οι οποίες χωρίστηκαν σε τρία στάδια για τη σταδιακή και βέλτιστη κατανόηση της διάταξης μέσω του προγράμματος Matlab/ Simulink. Στο πρώτο στάδιο έγινε προσομοίωση της τοπολογίας Flyback με ιδανικά στοιχεία. Στη συνέχεια, προστέθηκε η επαγωγή που προσομοιώνει το φαινόμενο σκέδασης, το κύκλωμα καταστολής υπερτάσεων και ένας συσσωρευτής ως φορτίο. Στο τελευταίο στάδιο προστέθηκαν όλες οι έξοδοι του Flyback, η παρασιτική χωρητικότητα του τρανζίστορ και οι συσσωρευτές ως είσοδοι για να επιβεβαιωθεί η διαδικασία της ισοστάθμισης. Τέλος, σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε η πλακέτα, που περιλαμβάνει τόσο το κύκλωμα ισχύος όσο και το κύκλωμα παλμοδότησης και είναι υπεύθυνη για την διαχείριση της ενέργειας των συσσω- ρευτών. Επιπρόσθετα, χρησιμοποιήθηκε μικροϋπολογιστική διάταξη για τον έλεγχο του συστήματος. Στο τέλος της παρούσας διπλωματικής εργασίας παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα που προέκυ- ψαν από τα πειράματα και παρατέθηκαν τα συμπεράσματα που εξήχθησαν καθόλη τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας.
author2 Τατάκης, Εμμανουήλ
author_facet Τατάκης, Εμμανουήλ
Χανιόγλου, Κλεάνθης
format Thesis
author Χανιόγλου, Κλεάνθης
author_sort Χανιόγλου, Κλεάνθης
title Μελέτη συστήματος διαχείρισης συσσωρευτών ηλεκτροκίνητου οχήματος : κατασκευή διάταξης εξισορρόπησης κατάστασης φόρτισης
title_short Μελέτη συστήματος διαχείρισης συσσωρευτών ηλεκτροκίνητου οχήματος : κατασκευή διάταξης εξισορρόπησης κατάστασης φόρτισης
title_full Μελέτη συστήματος διαχείρισης συσσωρευτών ηλεκτροκίνητου οχήματος : κατασκευή διάταξης εξισορρόπησης κατάστασης φόρτισης
title_fullStr Μελέτη συστήματος διαχείρισης συσσωρευτών ηλεκτροκίνητου οχήματος : κατασκευή διάταξης εξισορρόπησης κατάστασης φόρτισης
title_full_unstemmed Μελέτη συστήματος διαχείρισης συσσωρευτών ηλεκτροκίνητου οχήματος : κατασκευή διάταξης εξισορρόπησης κατάστασης φόρτισης
title_sort μελέτη συστήματος διαχείρισης συσσωρευτών ηλεκτροκίνητου οχήματος : κατασκευή διάταξης εξισορρόπησης κατάστασης φόρτισης
publishDate 2018
url http://hdl.handle.net/10889/11750
work_keys_str_mv AT chaniogloukleanthēs meletēsystēmatosdiacheirisēssyssōreutōnēlektrokinētouochēmatoskataskeuēdiataxēsexisorropēsēskatastasēsphortisēs
AT chaniogloukleanthēs analysisofthebatterymanagementsystemofelectricvehicleconstructionofbalancingdeviceforchargingstatus
_version_ 1771297244782264320
spelling nemertes-10889-117502022-09-05T14:09:51Z Μελέτη συστήματος διαχείρισης συσσωρευτών ηλεκτροκίνητου οχήματος : κατασκευή διάταξης εξισορρόπησης κατάστασης φόρτισης Analysis of the battery management system of electric vehicle : construction of balancing device for charging status Χανιόγλου, Κλεάνθης Τατάκης, Εμμανουήλ Μητρονίκας, Επαμεινώνδας Chanioglou, Kleanthis Συσσωρευτές Εξισορρόπηση Μετασχηματιστές Ηλεκτρικά οχήματα Batteries Balancing Transformers Electric vehicles 629.250 24 Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός συστήματος διαχείρισης ενέρ- γειας ηλεκτροχημικών συσσωρευτών ενός ηλεκτροκίνητου οχήματος και την κατασκευή διάταξης εξισορρόπησης της κατάστασης φόρτισης τους. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλε- κτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη του συστήματος επίτηρησης ηλεκτρο- χημικών συσσωρευτών. Οι ηλεκτροχημικοί συσσωρευτές ιόντων λιθίου πρέπει να λειτουργούν εντός ασφαλών ορίων, αλλιώς μπορεί να καταστραφούν. Για να επιτευχθεί αυτό χρειάζεται ένα σύστημα που θα επιτηρεί τους συσσωρευτές και θα διαχειρίζεται την ενέργεια τους ώστε να εξασφαλίζεται η μέγιστη απόδοση και η ασφάλεια του συστήματος. Τελικός στόχος είναι να χρησιμοποιηθεί το σύ- στημα που θα κατασκευαστεί στη συστοιχία των συσσωρευτών ενός ηλεκτροκίνητου οχήματος τύπου buggy. Τμήματα της παρούσας διπλωματικής εργασίας πραγματοποιήθηκαν σε συνεργασία με το φοιτητή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Φώτη Βαχτσιαβάνο, καθώς οι δύο διπλωματικές είχαν κοινά θεωρητικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά τα οποία εφαρμόστηκαν σε διαφορετικές διατάξεις. Αρχικά, γίνεται συνοπτική αναφορά των διαφορετικών ειδών συσσωρευτών και των χαρακτηρι- στικών του κάθε είδους. Επιπλέον, παρουσιάζονται οι λόγοι που καθιστούν ένα σύστημα διαχείρισης της ενέργειας αυτών αναγκαίο. Στη συνέχεια αναλύονται διάφορες διατάξεις που μπορούν να χρησι- μοποιηθούν για τη διαχείριση και την αναδιανομή της ενέργειας των ηλεκτροχημικών συσσωρευτών. Από αυτές επιλέχθηκε η καταλληλότερη διάταξη η οποία χρησιμοποιεί ως βασικό στοιχείο διανομής ενέργειας το μετατροπέα τύπου Flyback. Έγινε θεωρητική ανάλυση της τοπολογίας Flyback τόσο για τη λειτουργία σε συνεχή αγωγή όσο και για τη λειτουργία σε ασυνεχή αγωγή. Εξαιτίας της ιδιομορφίας του μετασχηματιστή που εμπε- ριέχεται στον Flyback ο οποίος λειτουργεί με μονοπολική ροή, κατά την ανάλυση των μεταβατικών φαινομένων κρίθηκε απαραίτητη η χρήση κυκλώματος καταστολής των υπερτάσεων. Στη συνέχεια έγιναν προσομοιώσεις οι οποίες χωρίστηκαν σε τρία στάδια για τη σταδιακή και βέλτιστη κατανόηση της διάταξης μέσω του προγράμματος Matlab/ Simulink. Στο πρώτο στάδιο έγινε προσομοίωση της τοπολογίας Flyback με ιδανικά στοιχεία. Στη συνέχεια, προστέθηκε η επαγωγή που προσομοιώνει το φαινόμενο σκέδασης, το κύκλωμα καταστολής υπερτάσεων και ένας συσσωρευτής ως φορτίο. Στο τελευταίο στάδιο προστέθηκαν όλες οι έξοδοι του Flyback, η παρασιτική χωρητικότητα του τρανζίστορ και οι συσσωρευτές ως είσοδοι για να επιβεβαιωθεί η διαδικασία της ισοστάθμισης. Τέλος, σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε η πλακέτα, που περιλαμβάνει τόσο το κύκλωμα ισχύος όσο και το κύκλωμα παλμοδότησης και είναι υπεύθυνη για την διαχείριση της ενέργειας των συσσω- ρευτών. Επιπρόσθετα, χρησιμοποιήθηκε μικροϋπολογιστική διάταξη για τον έλεγχο του συστήματος. Στο τέλος της παρούσας διπλωματικής εργασίας παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα που προέκυ- ψαν από τα πειράματα και παρατέθηκαν τα συμπεράσματα που εξήχθησαν καθόλη τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας. This diploma thesis focuses on the analysis and construction of a battery Management System for electric vehicle. The thesis elaborated in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion of the Department of Electrical and Computer Engineering at the University of Patras. The purpose of this thesis is to study a Battery Management System. The lithium ion batteries must work between safety limits, otherwise they can cause disastrous results. To achieve this, a system is needed to oversee the batteries and manage their energy in order to accomplish the maximum performance and the system safety. Final target is the system, which will be constructed, to be used in battery pack of an electric buggy type vehicle. Parts of this thesis accomplished after collaboration with another student of the Department of Electrical and Computer Engineering Fotis Vahtsiavanos, because these two thesis have similar theoretical and construction features that have been applied to different circuits. First of all, the characteristics of batteries were presented. In addition, the reasons for making a power management system necessary were presented. The next step is the analysis of the most important cell balancing topologies. One of these topologies was selected. This topology uses multi winding Flyback transformer. A theoretical analysis of the Flyback was made for both continuous and discontinuous conduction mode. Due to particularity of Flyback transformer which operates with unipolar flow, after transitional phenomena analysis, it was obvious the necessity of a snubber circuit. The next step of this project is the simulation, in Matlab/Simulink, which was separated in three parts for better understanding and . The first part was Flyback simulation with ideal elements. The second part the inductor of leakage, the snubber circuit and a battery as load are addded. In the last part, parasitic capacitance and 6 batteries are used as the energy source and load also. This was done in order to confirm the cell balancing procedure. Finally, the BMS printed circuit which is responsible for the management of batteries energy, was constructed. Also, a microprocessor embedded in a board was used and being responsible for the system control. At the end of this diploma thesis, was presented a series of experimental results and the conclusions of the whole duration of this thesis. 2018-12-03T07:40:35Z 2018-12-03T07:40:35Z 2018-12-02 Thesis http://hdl.handle.net/10889/11750 gr 0 application/pdf