Design of bidirectional DC-DC cuk converter for testing characteristics of lead-acid battery

• Autorzy: Suryoatmojo Heri , Ridwan Mohamad , Izzatur Rahman Irham , Candra Riawan Candra , Ashari Mochamad

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2020.03.26

Warianty tytułu

PL

Wdrożenie dwukierunkowego przetwornika DC-DC Cuk z kontrolą trybu średniego prądu do testowania charakterystyki akumulatora ołowiowo-kwasowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Lead-acid battery is an important element in the development of electric vehicle and hybrid generating power plant. In real circumstances, the capacity of the battery will change according to the amount of current discharged from the battery. In normal operation, it usually uses a voltage cut-off reference. The battery cut-off voltage limit, however, is usually obtained with a constant discharge current, which, in this case, cannot be done in a practical application. Another reference is by using state of charge (SoC) estimating method. The common method used for SoC estimation is coulomb counting because it can be done while batteries are connected to a grid. This research will test the discharge characteristic curve and estimate the SoC battery using coulomb counting. The battery tested is a type of valve regulated lead-acid (VRLA) with a rating of 7.2Ah and 12V. To implement the test system, DC-DC Bidirectional Cuk Converter is proposed with Average Current Mode Control, where the battery testing scheme is modified, so the power usage is more efficient. According to the testing results, the DC-DC converter is able to test VRLA battery with discharge and charge-discharge testing schemes. The charge-discharge cycle test on VRLA batteries shows that the results of using the coulomb counting method is more accurate than open circuit voltage method.

PL

Akumulator kwasowo-ołowiowy jest ważnym elementem w rozwoju pojazdów elektrycznych i elektrowni hybrydowych. W rzeczywistych warunkach pojemność akumulatora zmienia się w zależności od wartości prądu pobieranego z akumulatora. Graniczne napięcie odcięcia akumulatora jest zwykle wyznaczane przy stałym prądzie rozładowania, czego w nie można zrobić w praktycznym zastosowaniu. Innym sposobem oceny jest zastosowanie metody szacowania stanu naładowania (SoC). Powszechną metodą stosowaną do oszacowania SoC jest zliczanie kulombowskie, ponieważ można to zrobić, gdy akumulatory są podłączone do sieci. Badanie to sprawdzi krzywą charakterystyki rozładowania i oszacuje akumulator SoC za pomocą zliczania kulombowskiego. Aby wdrożyć system testowy, proponuje się dwukierunkowy konwerter DC-DC z kontrolą trybu średniego prądu, w którym zmodyfikowano schemat testowania baterii, dzięki czemu zużycie energii jest bardziej wydajne. Test cyklu ładowania-rozładowania akumulatorów VRLA pokazuje, że wyniki zastosowania metody zliczania kulombowskiego są dokładniejsze niż metoda napięcia w obwodzie otwartym.

Słowa kluczowe

EN

lead-acid battery; state of charge; coulomb counting; bidirectional DC-DC Cuk Converter

PL

akumulator kwasowo-ołowiowy; stan naładowania; zliczanie kulombowskie; konwerter Cuk DC-DC dwukierunkowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 96, nr 3
• Strony: 114--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Suryoatmojo Heri

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Faculty of Electrical Technogology, Departmenet of Electrical Engineering

autor

Ridwan Mohamad

• Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Departmenet of Electrical Engineering

autor

Izzatur Rahman Irham

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Faculty of Electrical Technogology, Departmenet of Electrical Engineering, Teknik Komputer Avennue II U blocks no-51,Sukolilo District, Surabaya City, East Java Province

autor

Candra Riawan Candra

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Faculty of Electrical Technogology, Departmenet of Electrical Engineering

autor

Ashari Mochamad

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Faculty of Electrical Technogology, Departmenet of Electrical Engineering, Pilang Village No.1 RT 04 / RW 02, Wonoayu District, Sidoarjo City, East Java Province

Bibliografia

• [1] A. Ausswamaykin and B. Plangklang, “Design of real time management unit for power battery in PV-hybrid power supplies by application of Coulomb counting method," International Electrical Engineering Congress (iEECON), Chonburi, Thailand, Oct 2014, pp. 1-4.
• [2] Technical Bulletin, C&D Technologies, “Capacity Testing of VRLA Batteries (20 to 200 Ampere-Hours Capacitcy)".
• [3] P. E. Pascoe and A. H. Anbuky, “VRLA Battery Discharge Reserve Time Estimation," IEEE Trans. Power Electron., vol. 19, no. 6, pp. 1515-1522, Nov. 2004.
• [4] G. Fathoni, S. A. Widayat, P. A. Topan, A. Jalil, A. I. Cahyadi, and O. Wahyunggoro, “Comparison of State-of-Charge (SOC) estimation performance based on three popular methods: Coulomb counting, open circuit voltage, and Kalman filter," in 2017 2nd International Conference on Automation, Cognitive Science, Optics, Micro Electro-Mechanical System, and Information Technology (ICACOMIT), Jakarta, Oct 2017, pp. 70-74.
• [5] M. I. Wahyuddin, P. S. Priambodo, and H. Sudibyo, “State of Charge (SoC) Analysis and Modeling Battery Discharging Parameters," in 2018 4th International Conference on Science and Technology (ICST), Yogyakarta, Nop 2018, pp. 1-5.
• [6] K. Tytelmaier, O. Husev, O. Veligorskyi, and R. Yershov, “A review of non-isolated bidirectional dc-dc converters for energ y storage systems,"2016 II International Young Scientists Forum on Applied Physics and Engineering (YSF), Kharkiv, Ukraine, Nop 2016, pp. 22-28.
• [7] D. Pavlov, Lead-acid batteries: science and technology: a handbook of lead-acid battery technology and its influence on the product. Amsterdam ; Singapore: Elsevier Science Ltd, 2011.
• [8] Patrick T. Moseley, Jurgen Garche, C.D. Parker, D.A.J. Rand - Valve-Regulated Lead-Acid Batteries-Elsevier Science (2004).pdf.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).