Modell-alapú töltöttségi állapotbecslő biztonság- és küldetéskritikus akkumulátoros rendszerekhez
Napjainkban a villamos üzemű járművek technológiája rohamosan fejlődik, széles körű elterjedésükhöz elengedhetetlen az energiatároló rendszerek körültekintő kialakítása. Az energiatároló rendszer egyik kulcselemét képezi az akkumulátorfelügyeleti rendszer (Battery Management System, BMS), melynek feladatai közé tartozik az akkumulátor töltöttségi szintnek, mint állapotnak becslése. A becsült töltöttség alapján előre jelezhető az akkumulátorok várható üzemideje a következő töltésig. A biztonságkritikus alkalmazásokban, mint például teljesen elektromos hajtású repülők, kiemelten fontos az akkumulátorok töltöttségének, így üzemidejének pontos előrejelzése. Az autóipari alkalmazásokkal szemben ekkor nem engedhetjük meg túl alacsony töltöttségi szint elérésekor az akkumulátoros rendszer lekapcsolását. Ilyen alkalmazások esetén már nem a jármű villamos rendszereinek védelme, hanem az emberélet védelme az elsődleges.
Az energiatárolók egyik fő típusát képezik a korszerű, az utóbbi években széles körben elterjedt lítium-ion akkumulátorok. A dolgozat célja egy lítium-ion akkumulátorok töltöttségének számítására alkalmas állapotbecslő létrehozása. Az állapotbecslő algoritmus tartalmazza az akkumulátorok pontos modelljét, így folyamatosan figyelve azok feszültségét és áramát, pontosan becsülhető azok töltöttségi szintje. Ez a módszer pontosabb eredményt ad a legelterjedtebb, úgynevezett Coulomb-counting módszernél, mely az akkumulátor mért terhelőáramának integrálásával számolja az azokból kivett töltés mennyiségét. Az akkumulátormodell azonban csak a megfelelő modellparaméterek megadása után működhet, ezeket a paramétereket méréseken keresztül kaphatjuk meg. A lítium-ion cellák viselkedése nemlineáris, legtöbb paraméterük függ a töltöttségtől, hőmérséklettől, az előzőleg végrehajtott töltési-kisütési ciklusok számától, sőt eltérő paramétereket kapunk töltéskor és kisütéskor.
A TDK munka keretében megtörténtek a kiválasztott típusú lítium-ion akkumulátorcellák identifikációs mérései, a mérésekből meghatározásra kerültek a választott villamos modell paraméterei. Az identifikált paraméterek segítségével megtörténtek az algoritmus, modell és paraméter validációk, valamint a teljes becslőalgoritmus verifikációja.
szerzők
-
Szabó Péter
Villamosmérnöki szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc) -
Gyulai Vajk Máté
Villamosmérnöki szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Debreceni Tibor
Doktorandusz, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék -
Dr. Balázs Gergely György
egyetemi adjunktus, Villamos Energetika Tanszék