Ahmet KAYSAL, Fatih Onur HOCAOĞLU, Kübra KAYSAL

Pasif Batarya Yönetim Sisteminin ARM Tabanlı Mikroişlemciler Kullanılarak Tasarımı ve Deneysel Uygulaması

Bu çalışmada, lityum-iyon batarya paketlerinde yer alan bataryaların dengeli bir şekilde şarj edilebilmesine olanak sağlamak amacıyla pasif dengeleme tekniği kullanan bir batarya yönetim sistemi tasarlanmış ve performansı gerçek ortamda test edilmiştir. Tasarlanan batarya yönetim sisteminde ana ve uydu olmak üzere STM32F446 ve STM32F070 mikro denetleyicileri kullanılmıştır. Geliştirilen sistem sayesinde bataryaların gerilim ve sıcaklık değerleri ölçülerek, bataryaların aşırı şarj, derin deşarj ve yüksek sıcaklık gibi olumsuz durumlara maruz kalmasının önlenmesi hedeflenmiştir. Çalışmada test edilen batarya paketinde, 20 seri ve 11 paralel olmak üzere 32 Ah kapasiteye sahip olan lityum iyon bataryalar kullanılmıştır. Yapılan çalışmada mikro denetleyici üzerindeki analog dijital dönüştürücü (ADC) birimlerinin yetersiz kalmasından dolayı sistem üzerinden okunan tüm analog veriler çoklayıcı kullanılarak mikro denetleyiciye aktarılmıştır. Böylece pasif dengeleme akımı ile hücrelerin dengeli bir şekilde şarj ve deşarj işlemi gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan sistemin başarılı bir şekilde çalıştığı elde edilen deneysel sonuçlar ile kanıtlanmıştır.

Anahtar Kelimeler:

Lityum iyon batarya, pasif dengeleme, STM32 mikro denetleyici, batarya yönetim sistemi

PDF

___

S. Choudhury et al., A Supervisory State of Charge and State of Power Management Control Strategy among Hybrid Energy Storage Systems through Thermal Exchange Optimization Technique, IEEE Calcutta Conference (CALCON), Kolkata, India, pp. 323-327, (2020).
T. Conway, A Simple Robust Active BMS for Lithium Ion Battery Stack, in IEEE Transactions on Power Electronics, doi: 10.1109/TPEL.2020.3024904, (2020).
Eki̇ci̇ Y, Tan N, “Charge and discharge characteristics of different types of batteries on a hybrid electric vehicle model and selection of suitable battery type for electric vehicles,” International Journal of Automotive Science And Technology, 3(4): 62-70, (2019).
Muratoglu Y, Alkaya A, Unscented Kalman Filter based State of Charge Estimation for the Equalization of Lithium-ion Batteries on Electrical Vehicles. Engineering Technology & Applied Science Research, 9(6), pp. 4876-4882, (2019).
F. Zhu, G. Liu, C. Tao, K. Wang and K. Jiang, Battery management system for Li-ion battery, in The Journal of Engineering, 13(1437-1440), doi: 10.1049/joe.2017.0569, (2017).
C. Duan et al.,A Solar Power-Assisted Battery Balancing System for Electric Vehicles, in IEEE Transactions on Transportation Electrification, 4(2), pp. 432-443, (2018), doi: 10.1109/TTE.2018.2817123.
M. Daowd, N. Omar, P. Van Den Bossche and J. Van Mierlo, "Passive and active battery balancing comparison based on MATLAB simulation," IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Chicago, IL, pp. 1-7, (2011).
Amin, K. Ismail, A. Nugroho and S. Kaleg, Passive balancing battery management system using MOSFET internal resistance as balancing resistor," International Conference on Sustainable Energy Engineering and Application (ICSEEA), Jakarta, pp. 151-155, (2017).
Kokila M, Manimekalai P and Indragandhi V. Design and development of battery management system (BMS) using hybrid multilevel converter. International Journal of Ambient Energy 41(7): 729-737, (2020).
D. F. Frost and D. A. Howey, Completely Decentralized Active Balancing Battery Management System, in IEEE Transactions on Power Electronics, 33(1), pp. 729-738, (2018).
A. Affanni, A. Bellini, G. Franceschini, P. Guglielmi and C. Tassoni, Battery choice and management for new-generation electric vehicles, in IEEE Transactions on Industrial Electronics, 52(5), pp. 1343-1349, (2005).
Kilic A et al. Design of master and slave modules on battery management system for electric vehicles, 6th International Conference on Advanced Technology & Sciences (ICAT'Riga), 1(1), p.161-166, (2017).
Kıvrak S et al. Battery management system implementation with the passive control method using MOSFET as a load, Measurement and Control, 53(1-2), pp. 205-213, (2020).