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

• Κύριος συγγραφέας: Χανιόγλου, Κλεάνθης
• Άλλοι συγγραφείς: Τατάκης, Εμμανουήλ
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2018
• Θέματα: 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.