Συστήματα παλμικής φόρτισης ηλεκτρικών συστοιχιών

Χατζηλεονταρής, Ασημάκης

Pulsed battery charging systems

Διπλωματική εργασία

Author

Χατζηλεονταρής, Ασημάκης

Date

2023-03

Advisor

Papakitsos, Evangelos

Διπλωματική Εργασία (2.037Mb)

Keywords

Παλμική φόρτιση μπαταριών ; Αλγόριθμος σταθερής τάσης-σταθερού ρεύματος ; Φορτιστές σταθερής τάσης-σταθερού ρεύματος ; Φορτιστές αλλαγής ρυθμού ; Φορτιστές μπαταρίας ; Παλμικοί φορτιστές

Abstract

Η ανάγκη για συνεχή ανάπτυξη στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας, και των εφαρμογών που συνδέονται με αυτόν, έγκειται στο γεγονός ότι αποτελεί το βασικότερο εργαλείο για την εξέλιξη του ανθρώπινου είδους (αντίστοιχο με την ανακάλυψη της φωτιάς). Σχεδόν όλα όσα χρησιμοποιούμε στην καθημερινότητά μας σχετίζονται με τον ηλεκτρισμό. Από την προετοιμασία του φαγητού μας και την εκτέλεση πολύπλοκων μαθηματικών πράξεων και προσομοιώσεων για πολλές εφαρμογές, μέχρι τη δυνατότητα ακρόασης μουσικής και κίνησης (ηλεκτρικά αυτοκίνητα), ο ηλεκτρισμός παίζει σημαντικό ρόλο. Λόγω της τεράστιας ανάγκης για ηλεκτρική ενέργεια, οι επιστήμονες ωθήθηκαν να ανακαλύψουν μια συσκευή που έχει την ικανότητα να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια με χημικό τρόπο. Το όνομα αυτής της διάταξης είναι «μπαταρία» και το πρώτο βήμα έγινε το 1836 με την ανακάλυψη του Daniel Cell. Πολλά χρόνια επίπονης έρευνας και ευφάνταστων ανακαλύψεων έχουν εκτοξεύσει τις μπαταρίες σε εξαιρετικά επίπεδα όσον αφορά τη φορητότητα, την απόδοση, το μέγεθος και την επαναφόρτιση (Gaston Plante, 1859). Παρά τη μεγάλη βελτίωση στα χαρακτηριστικά των σύγχρονων μπαταριών, οι νέες εφαρμογές απαιτούν καλύτερα χαρακτηριστικά. Οι κύριες βελτιώσεις που προσπαθούν να επιτύχουν οι επιστήμονες είναι η μείωση του μεγέθους τους, η μεγαλύτερη χωρητικότητα σε σχέση με τον όγκο τους, η μεγαλύτερη εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και η βελτιστοποίηση της διαδικασίας φόρτισης της μπαταρίας. Χαρακτηριστικά παραδείγματα τέτοιων εφαρμογών είναι η χρήση μπαταριών σε δορυφορικά συστήματα, η χρήση τους σε εμφυτεύσιμες ιατρικές συσκευές (π.χ. εμφυτεύσιμες κεραίες, βηματοδότες κ.λπ.), καθώς και σε διάφορες εφαρμογές του λεγόμενου Internet of Things (IoT). Η παρούσα διπλωματική εργασία θα επικεντρωθεί στη βιβλιογραφική μελέτη της διαδικασίας φόρτισης των μπαταριών και πιο συγκεκριμένα στη παλμική φόρτιση των μπαταριών.

Abstract

The need for continuous development in the field of electricity, and the applications connected to it, lies in the fact that it is the most basic tool for the evolution of the human species (corresponding to the discovery of fire). Almost everything we use in our daily life is related to electricity. From preparing our food and performing complex mathematical operations and simulations for a multitude of applications, to being able to listen to music and moving around (electric cars), electricity plays a significant role. Because of the huge need for electricity, scientists were pushed to discover a device that has the ability to store electricity in a chemical way. The name of this arrangement is “battery” and the first step was taken in 1836 with the discovery of Daniel Cell. Many years of painstaking research and imaginative discoveries have catapulted batteries to extraordinary levels in terms of portability, performance, size, and recharging (Gaston Plante, 1859). Despite the great improvement in the characteristics of modern batteries, new applications require better characteristics. The main improvements that the scientists are trying to fulfill are the reduction of their size, the greater capacity compared to its volume, the greater conservation of electrical energy, as well as the optimization of the battery charging process. Typical examples of such applications are the use of batteries in satellite systems, their use in implantable medical devices (e.g., implantable antennas, pacemakers, etc.), as well as in various applications of the so-called Internet of Things (IoT). This thesis will focus on the bibliographic study of the battery charging process and more specifically on the pulse charging of batteries.