SoC és SoH becslők adaptálhatóságának vizsgálata újgenerációs Li akkumulátorokhoz

OData támogatás
Konzulens:
Debreceni Tibor
Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

Az elmúlt néhány évben az elektromos járművek hajtásrendszerei gyors fejlődésen estek át, ezzel lehetővé téve a repülés villamosítását is. Az elektromos hajtásokban legelterjedtebb villamos energiatároló rendszereket lítium-ion (Li-Ion) alapú akkumulátorok alkotják.

Ezek az energiatároló rendszerek elérték korlátaikat, ami új technológiák és akkumulátor kémiák kifejlesztéséhez vezetett. Ezek az új típusú akkumulátorok jobb teljesítménnyel rendelkeznek, mint a hagyományos Li-Ion cellák.

Az egyik legígéretesebb új akkumulátor technológia a lítium-kén (Li-S) akkumulátor kémia. Ezek az akkumulátor cellák fémes lítium felhasználásával készülnek, melyeken egy kén alapú védőréteg is található, mely hatására az akkumulátor ellenállóbb mechanikai behatások és sérülések ellen. Emellett a már napjainkban megvalósított energia sűrűségük meghaladta a Li-Ion akkumulátorok energia sűrűségének dupláját is. Ezek a tényezők kedvezővé teszik a Li-S cellák használatát biztonságkritikus alkalmazásokban, mint a fent említett elektromos repülőzés.

Mindemellett ez az új technológia új kérdéseket vet fel használatakor. Az egyik legszembetűnőbb különbség Li-S és Li-Ion akkumulátor között, azok kisütési feszültség karakterisztikája. A legnagyobb nehézsége a Li-S cellák kisütési karakterisztikájának, hogy az nem megfeleltethető determinisztikusan az akkumulátor töltöttségével (SoC). Ugyanaz a feszültség szint tartozhat akár kettő, vagy több SoC értékhez is. A Li-S cellák eme viselkedése meggátolja őket, hogy hagyományos SoC becslő eljárásokat használjunk.

A töltöttség becslő eljárások az akkumulátor felügyeleti rendszerek (BMS) egyik meghatározó eleme a biztonsági mechanizmusok mellett. Az SoC indikálja a fennmaradó használható kapacitását az akkumulátor cellának. A legtöbb nem kritikus alkalmazás egyszerű becslőket alkalmaz. Ezek az eljárások nem veszik figyelembe az akkumulátorok sajátságait, ezért különféle akkumulátorokkal is használhatók. Ugyanakkor a becslés pontossága nem megfelelő biztonságkritikus rendszerekben, ahol a pontos SoC becslés elengedhetetlen.

A hosszútávú, pontos SoC becsléshez szükséges a cellák egészségi állapotának (SoH) pontos becslése is. Minden egyes töltés-kisütés ciklussal az akkumulátor cella belső kémiája változik, amelynek hatása a használható kapacitás lecsökkenése. Ezt a minőségi romlást számszerűsíti az SoH.

Diplomamunkámban megvizsgálom a létező SoC becslő eljárások adaptálhatóságának nehézségeit. Bemutatok egy lehetséges megoldást ennek a problémának az orvoslására. A bemutatott becslő eljárás adaptálható különböző akkumulátor technológiákra, annak implementálása egyszerűen elvégezhető a legtöbb BMS-be. Bemutatom a legelterjedtebben használt SoH becslő eljárásokat, valamint azok egy akkumulátor technológia független implementálását.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.