Battery Management System for Litium-Ion Batterier. Batteriutvikling via simulering i MATLAB

Abstract

Litium-Ion batterier har de siste årene blitt den fortrukne spenningskilden til bruk i bærbare elektriske enheter. Batteritypen har god energitetthet per volum og vekt, noe som gjør den ideell til bruk i elektriske enheter der størrelse og vekt er en begrensende faktor. Ulempen med denne type batterier er at det krever høy grad av kontroll og styring for å kunne operere sikkert. Løsningen på dette er å implementere et Battery Management System som evner å overvåke, kontrollere og optimalisere batteriet. Denne oppgaven har utviklet et system for opp- og utlading av Litium-Ion batterier. Av sikkerhets- og utviklingshensyn er oppgaven utviklet gjennom simulering i MATLAB. Oppgavens mål ble delt i flere delmål. Først skulle det utvikles en modell for en Li-Ion celle. Videre skulle det utformes en simulert elektrisk krets som realistisk evner å simulere opp- og utlading av et batteri bestående av seks Litium-Ion celler. Til slutt skulle det designes en aktiv- og passiv balanseringsmetode som evner å utjevne cellenes ladetilstand i løpet av oppladingen av batteriet. Det ble demonstrert at det utviklede systemet klarer å utføre opp- og utlading av seks Litium-Ion battericeller i serie. I tillegg er det utviklet tre forskjellige balanseringsmetoder, hvor to av disse evner å balansere batteriene i løpet av oppladingen av batteriet. Det drøftes om hvor vidt systemet fungerer i henhold til kravene i oppgaven, og om systemet er utviklet og fungerer på en realistisk måte. Konklusjonen er at systemet evner å utføre kravene som er satt i problemstillingen. Til tross for dette, er ikke systemet klart for videre testing på fysiske komponenter. For å kunne gå videre med dette må det simulerte systemet benytte parametere fra virkelige komponenter, som må tas inn allerede under designfasen. Dette vil gi en mer realistisk simulering, som er nødvendig for å kunne teste systemet med fysiske komponenter og battericeller.