Lityum tabanlı batarya paketleri için batarya yönetim sistemi tasarımı

Abstract

Günümüzde enerji ihtiyacı gittikçe artmaktadır. Buna karşın fosil yakıt rezervi gittikçe azalmaktadır. Sınırlı enerji kaynakları insanları yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmaya teşvik etmiştir. Bu bağlamda elektrikli araçlara olan ilgi günden güne artmaktadır. Çevre kirliliği ile mücadelede ve doğal kaynakların korunması kapsamında, elektrikli araçlar başlıca araştırma konularından birisi haline gelmiş ve elektrikli araçlar tercih edilmeye başlanmıştır. Günümüzde elektrikli araçların oranı gittikçe artması nedeniyle elektrikli arabaların enerji kaynağı olan bataryalarında önemi gittikçe artmaktadır. Bu önemi artan bataryalar arasında enerji yoğunluğu nedeniyle lityum tabanlı (lityum-polimer, lityum-iyon, lityum demir fosfat, vb.) bataryalar elektrikli araçlarda ve güneş arabalarında popülaritesi artmıştır. Fakat bu bataryaları kullanılırken dikkatli olunmalıdır. Çünkü bu batarya hücreleri Batarya Yönetim Sistemi (BYS) denilen ek koruma devrelerine ihtiyaç duyarlar. Her bir batarya hücresinin şarj-deşarj döngülerini, sıcaklıklarını, voltajlarını ve akımlarını kontrol eden Batarya Yönetim Sistemleri lityum batarya hücrelerini sağlıklı ve güvenli kullanılabilmesi için çok önemlidir. Batarya Yönetim Sistemlerinin geliştirilmesi ve verimlerinin arttırılması için çeşitli araştırmalar yapılmaktadır.Bu tez kapsamında lityum tabanlı batarya hücreleri incelenmiş, batarya yönetim sistemleri araştırılmış ve anlatılmıştır. Bu tezde batarya yönetim sistemlerinin dengeleme metotlarından olan aktif veya pasif hücre dengeleme metotları kullanılarak çeşitli tasarımlar yapılmıştır. Yapılan bu tasarımların bir kaç tanesi çeşitli güneş enerjili araç yarışları ve elektrikli araba yarışmalarında test edilmiştir. Bu testlerin tamamı başarı ile sonuçlanarak sağlıklı batarya kullanımı sağlanmıştır.

Nowadays demand of energy is rising. However fossil fuel reserves are depleting. Limited energy resources starts to force the people to use renewable energy sources. In this context, the interest in hybrid vehicles increases day by day. The fight against the pollution and the protection of natural resources makes the hybrid car technology has become one of the most important research projects. Also this situation makes the mass interest in hybrid car technology.Today the count and vary of the hybrid cars are increasing and the batteries which are used in hybrid cars become so important. Lithium based batteries (like lithium-polymer, lithium-ion, lithium-iron phosphate etc.) become more important because of high density power usage. But we have to be careful about using these kinds of batteries. Because these kind of batteries needs to have Battery Management System (BMS) with them for safe usage. The charge-discharge cycles, heat, voltage and the flow which controlled by the Battery Management System for every battery cells also very important for the safe and long usage. There are studies for developing and long usage about Battery Management System.In this article lithium-based battery cells were examined and Battery Management Systems are researched and is described. In this article several designs have been made with one of the balancing method of Battery Management Systems which is active and passive cell balancing. Some of these designs have been used and tested in some hybrid car and solar energy using car races. All of those test become successful and positive results have been recorded for long and healthy usage.