Σχεδίαση και ανάπτυξη συστήματος διαχείρισης συσσωρευτών ενέργειας οχήματος formula student car

Κρεμμύδας, Νικόλαος

Design and development of battery management system for a formula student car

Διπλωματική εργασία

Author

Κρεμμύδας, Νικόλαος

Date

2022-07

Advisor

Piromalis, Dimitrios

Kremmydas_71447203.pdf (21.58Mb)

Keywords

BMS ; Μπαταρίες ; Συστήματα διαχείρισης μπαταριών ; Formula Student ; MATLAB

Abstract

Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις των επόμενων δεκαετιών είναι η μείωση των ρύπων, η οποία επιτυγχάνεται με τον περιορισμό της κατανάλωσης των ορυκτών πόρων και την μετάβαση σε φιλικότερες μορφές ενέργειας. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας αλλά και τα ηλεκτρικά οχήματα είναι δύο από τα βασικότερα μέσα για αυτή την μετάβαση. Σημαντικός παράγοντας για την επίτευξη των παραπάνω είναι η αποθήκευση ενέργειας. Με στόχο την εξασφάλιση της προστασίας των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας αλλά και την ασφαλή λειτουργία τους είναι απαραίτητη και η ανάπτυξη ενός συστήματος διαχείρισης αποθήκευσης ενέργειας. Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής είναι η σχεδίαση και η υλοποίηση ενός τέτοιου συστήματος. Αρχικά η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία πραγματεύεται τις διάφορες τεχνολογίες μπαταριών προς αξιοποίηση καθώς και τους παράγοντες που μπορούν να οδηγήσουν σε πιθανές αστοχίες. Στην συνέχεια παρουσιάζονται τα δομικά στοιχεία αλλά και οι διάφορες αρχιτεκτονικές ενός συστήματος διαχείρισης μπαταριών. Μετέπειτα ακολουθεί η παρουσίαση όλων των απαραίτητων κυκλωμάτων που αναπτύχθηκαν και τέλος αναφέρονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων που λάβαμε κατά την περίοδο των δοκιμών ,τα οποία υποδεικνύουν και την ορθή λειτουργία του τελικού συστήματος. Αξίζει να σημειωθεί πως κριτήριο για όλα τα παραπάνω αποτέλεσε η απλότητα και η αξιοπιστία κατά την σχεδίαση, με μελλοντικό στόχο την αξιοποίηση του συστήματος στα πλαίσια της φοιτητικής ομάδας formula student.

Abstract

One of the greatest challenges of the next decades is the reduction of pollutants, which can be achieved by limiting consumption of fossil fuels and the transitioning to sustainable forms of energy. Sources of renewable energy and electric cars are two of the most important fields for this transition. Important factor to achieve that is energy storage. To ensure the protection of the energy storage systems and the safe operation, the development of a battery management system is critical. The subject of the current diploma thesis is the design and implementation of a battery management system. This thesis deals with the various battery technologies as well as the factors that can lead to potential failures. Also the basic structural elements and the architectures of a battery management system are presented. Then the developed circuits are presented and finally the results that we received during the testing period which validate the correct operation of the final system. During design phase , main criterion was reliability and simplicity. The main goal is the exploitment of the system in a formula student car.