طراحی و آنالیز سیستم مدیریت باتری (BMS) اتوبوس برقی بر پایه تخمین وضعیت شارژ

نویسندگان

1 مجتمع الکترومغناطیس، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 مجتمع الکترومغناطیس، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 مجتمع الکترومغناطیس، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

4 مجتمع الکترومغناطیس، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

doi
10.22075/jme.2024.33115.2611
چکیده

امروزه به‌دلیل آلودگی محیط‌زیست و پیشرفت تکنولوژی، تولید خودروهای برقی رشد تصاعدی پیدا کرده است. حیاتی‌ترین بخش در اکثر خودروها و اتوبوس‌های برقی، سیستم ذخیره‌ساز انرژی الکتریکی و مهم‌ترین عنصر ذخیره‌ساز انرژی الکتریکی، باتری‌های لیتیوم یونی است. به منظور کنترل عملکرد باتری، حفظ شرایط پایدار و ایمنی، افزایش بهره‌وری و طول عمر آن، استفاده از سیستم مدیریت باتری (BMS) الزامی می‌باشد. در این مقاله، برای طراحی بسته باتری اتوبوس برقی با وزن 19 تن، با تخمین توان و انرژی مورد نیاز (مصرف 2kWh به ازای هر کیلومتر)، به طوریکه بسته باتری امکان شارژ با توان 330kW را داشته باشد، به انتخاب سلول مناسب پرداخته شده است. BMS ضمن پایش مداوم بسته باتری، با استفاده از فیلتر کالمن بدون اثر (UKF) وضعیت شارژ باتری (SoC) را تخمین می‌زند. برای تخمین وضعیت سلامت باتری (SoH)، روش تخمین مشترک به کار رفته است. جهت متعادل‌سازی انرژی سلول‌های بسته باتری، روش مقاومت موازی سوئیچ‌شونده استفاده گردیده و در نهایت به منظور پایداری دمایی بسته باتری تحت شرایط کاری مختلف، از یک سیستم مدیریت گرمایی (BTMS) استفاده شد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان می‌دهد که بخش‌های مختلف BMS طراحی‌شده به‌درستی حالات کاری باتری را تخمین زده و باعث ایجاد پایداری و شرایط ایمن می‌گردد.