مدلسازی سلول باتری (لیتیوم یون)، بهبود سیستم مدیریت باتری (BMS)

سرمایه گذاری برای بهرهبرداری از منابع انرژی تجدیدپذیر، به ویژه نیروگاه های انرژی بادی و خورشیدی، به عنوان تکنولوژی های توسعه یافتهدر سراسر جهان، در حال افزایش است. بااینحال، یک مانع عمده برای استفاده گسترده از منابع انرژی تجدیدپذیر، تداوم عرضه است. برایمثال، تولید انرژی از طریق منابع بادی و خورشیدی، میتواند در هنگام شب، شرایط گردوغبار، ابر و شرایط آب و هوایی مختل شود.بنابراین، استفاده از این نوع منابع، نیاز به سیستم های ذخیره انرژی الکتریکی با قابلیت چگالی انرژی بالا دارد. سیستم های الکتروشیمیایی،مانند باتری ها و سیستم های الکتریکی، مانند ابرخازن ها می توانند به طور موثری در نیروگاه های طبیعی مانند نیروگاه خورشیدی، ذخیره وآزادسازی انرژی را انجام دهند. همچنین، کیفیت قدرت و سطح بارگذاری شبکه برق را در سیستم های یکپارچه فراهم نموده و نقش مهمیدر این زمینه ایفا میکنند. انتخاب سیستم ذخیره سازی برای یک کاربرد خاص، اغلب بر اساس مقدار چگالی انرژی و چگالی توانی است کهمیتواند با سیستم مبادله کند. اگرچه، در هنگام انتخاب یک سیستم، انرژی و توان ویژه مهم هستند؛ اما فاکتورهای دیگری از جمله قابلیتاطمینان، ایمنی، دشارژ وابسته، دما و حتی رطوبت نیز باید مورد توجه قرار گیرد. باتری، بخش مهمی از اختراعات جدید است کهکاربردهای متنوعی در وسایل الکتریکی از قبیل لپتاپ، تلفن های همراه، دستگاه های پزشکی، خودروهای الکتریکی هیبریدی، خودروهایالکتریکی و خودروهای الکتریکی هیبریدی پلاگین داشته است. امروزه، این طیف وسیع، به کاربردهای شبکه های برق و شبکه های هوشمندگسترش یافته است. باتری های قابل شارژ، یکی از مهمترین ذخیره سازهای انرژی الکتریکی به شمار می روند. باتری های لیتیومی، با توجه بهماهیت فلز لیتیوم در توانایی تامین توان مناسب و بالا بودن چگالی انرژی، در میان باتریهای قابل شارژ از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند.ازآنجاییکه این باتری ها، نمودار شارژ و دشارژ غیرخطی دارند؛ لذا نیاز به کنترل و حفاظت دارند. به عبارت دیگر، مهمترین بخش برای پکباتری، برد BMS است که وظیفه اصلی آن، بالانس سل های پک باتری می باشد. این کار، به دو روش فعال و غیرفعال قابل انجام است. اگرسل های پک باتری در یک ولتاژ قرار نداشته باشند، علاوه بر کاهش ظرفیت عملی باتری، عمر باتری نیز کاهش مییابد. به همین دلیل،بالانسینگ در ابتری ها لازم است. از طرفی، عدم تعادل در ولتاژ سل های باتری، فشار زیادی به سل ها وارد می کند که منجر به کاهش عمرپک باتری خواهد شد. از وظایف جانبی دیگر برد BMS، حفاظت باتری در برابر اضافه ولتاژ در هنگام شارژ، کاهش ولتاژ در هنگام دشارژ، اتصال کوتاه و افزایش دما میباشد. در این مقاله، مدل های مختلف باتری (لیتیوم یون) بررسی شده است و بر اساس آن، سیستم مدیرت باتری (BMS) با آی سی BQ۷۶PL۵۳۶ و میکروکنترلر ATXMEGA۱۲۸A۱ طراحی و ساخته شده است.

Keywords:

مدل سازی (Modelling) , حالت شارژ باتری (SOC ) , سیستم مدیریت باتری (BMS) , حالت سلامت باتری (SOH)