Research on balancing BMS systems in a climatic chamber

• Autorzy: Kurpiel Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.32056/KOMAG2-2-.3.6

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Assumptions for testing the selected lithium cells in the climatic chamber are presented. Two different active balancing methods and one passive will be used. Three batteries consisting of eight cells each will be build for this purpose. The tests were aimed at determining the impact of cells temperature on their balancing process. They have many advantages over the traditional lead-acid batteries. The most important advantages include fast charging, high energy density and power as well as a wider range of operating temperatures. However, they require the use of battery surveillance and management systems (BMS) to increase work safety. One of the most important functions of such a system is the method of balancing, i.e. charge equalization of each cell.

PL

W artykule przedstawiono założenia do badań wybranych metod balansowania ogniw litowych w komorze klimatycznej. Zostały zastosowane dwie różne aktywne metody balansowania oraz jedna pasywna. W tym celu zbudowane zostały trzy akumulatory składające się z ośmiu ogniw każdy. Badania mają na celu sprawdzenie, jaki wpływ na balansowanie ogniw ma temperatura pracy ogniw litowych. Ogniwa litowe posiadają wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi akumulatorami kwasowo-ołowiowymi. Do najważniejszych zalet można zaliczyć możliwość szybkiego ładowania, wysoką gęstość energetyczną i moc oraz szerszy zakres temperatur pracy. Jednak wymagają one zastosowania systemów nadzorujących i zarządzających baterią akumulatorów (BMS Battery Management System) w celu zwiększenia bezpieczeństwa pracy. Jedną z ważniejszych funkcji BMS jest zastosowana metoda balansowania, czyli wyrównywania poziomu naładowania poszczególnych ogniw.

Słowa kluczowe

EN

mining industry; cell balancing; battery drive; electronics; battery; underground railways

PL

górnictwo; balansowanie ogniw; napęd akumulatorowy; elektronika; akumulator; koleje podziemne

• Wydawca: Instytut Techniki Górniczej KOMAG
• Czasopismo: Mining Machines
• Rocznik: 2020
• Tom: no. 3
• Strony: 53--63
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Kurpiel Wojciech

• KOMAG Institute of Mining Technology, Pszczyńska 37, 44-101 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Kurpiel W. System nadzorujący baterie akumulatorów BMS.ITG KOMAG, Gliwice 2014 (unpublished materials).
• [2] Kurpiel W., Polnik B., Miedziński B.: System nadzorujący pracę baterii akumulatorów (BMS) w celu zwiększenia bezpieczeństwa ich funkcjonowania i żywotności stosowanych ogniw. Mech. Autom. Gór.2014 nr 5.
• [3] Gallardo-Lozano J., Romero-Cadaval E., M. Milanes-Montero I., Miguel A., Guerrero-Martinez: Battery equalization active methods. The International Journal on the Science and Technology of Electrochemical Energy Systems. 2014 Volume: 246 Pages: 934-949.
• [4] Jian Cao, Nigel Schofield, Ali Emadi: Battery Balancing Methods: A Comprehensive Review. In: IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, VPPC, September 3-5, 2008, Harbin, China.
• [5] Daowd M., Noshin Omar, Van Den Bossche P., and Van Mierlo J.: Passive and Active Battery Balancing comparison based on MATLAB Simulation. In: 7th IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, VPPC’11, 2011.
• [6] Barsukov Y.: Battery Cell Balancing: What to Balance and How, Texas Instruments, Inc., 2005. [Online]. Available: http://focus.ti.com/ [Accessed: Feb. 27, 2010].
• [7] George Altemosel: Achieving Cell Balancing for Lithium-Ion Batteries.Hearst Electronics Products, 2008. [Online]. Available: http://www2.electronicproducts.com/ [Accessed: May 1, 2010].
• [8] Sihua Wen: Cell Balancing Buys Extra Run Time and Battery Life.Texas Instruments, Inc., 2009.[Online]. Available: http://focus.ti.com/ [Accessed: May 1, 2010].
• [9] Stephen W. Moore, Schneider P.J.: A Review of Cell Equalization Methods for Lithium Ion and Lithium Polymer Battery Systems", SAE International, Document Number: 2001-01-0959, 2001.
• [10] Jian Cao, Nigel Schofield, Ali Emadi: Battery Balancing Methods: A Comprehensive Review. In: IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Harbin, China, pp. 1-6, 2008.
• [11] Thomas A. Stuart, Wei Zhu: A Targeted Equalizer for Lithium Ion Battery Packs. In: IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, pp. 175-180, 2009.
• [12] Tomoshige Inoue, Hirotaka Koizumi: A Voltage Equalizer Applying a Charge Pump for Energy Storage Systems. In: European Conference on Circuit Theory and Design, Antalya, 2009.
• [13] Martinez Carlos: Cell Balancing Maximizes The Capacity of Multi-Cell Li-Ion Battery Packs. Intersil Corp., 2005. [Online]. Available: http://www.analogzone.com/pwrt0207.pdf [Accessed: May 1, 2010].
• [14] Bentley W. F.: Cell Balancing Considerations for Lithium-Ion Battery Systems. In: Battery Conference on Applications and Advances, Long Beach, pp. 1089-8182, 1997.
• [15] Thomas A. Stuart, Wei Zhu:Fast Equalization for Large Lithium Ion Batteries. In: IEEE Aerospace And Electronic Systems Magazine Volume: 24 Issue: 7, 2009.
• [16] Isaacson M. J., Hoolandworth R. P.,Giampoli P. J.: Advanced Lithium Ion Battery Charger, IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, Vol. 12, Issue 11, pp. 30-36, Nov. 1997.
• [17] Baughman A.C., and Ferdowsi M.: Double-Tiered Switched-Capacitor Battery Charge Equalization Technique. In: IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 55. pp. 2277-2285, 2008.
• [18] Zhi-Guo K., Chun-Bo Z., Ren-Gui L. and Shu-Kang C.: Comparison and Evaluation of Charge Equalization Technique for Series Connected Batteries. In:37th IEEE Power Electronics Specialists Conference, pp. 1-6, 2006.
• [19] M. J. Isaacson, R. P. Hollandsworth, P. J. Giampaoli, F. A. Linkowsky, A. Salim and V. L. Teofilo, Advanced lithium ion battery charger, 15th Annual Battery Conference on Applications and Advances, pp. 193-198, Jan. 2000.
• [20] Dorin V. Cadar, Dorin M. Petreus and Toma M. Patarau, An Energy Converter Method for Battery Cell Balancing. In: IEEE 33rdInternational Spring Seminar on Electronics Technology (ISSE),pp. 290-293, 2010.
• [21] Kurpiel W.: Trwałość i bezpieczeństwo pracy baterii ogniw litowych z aktywnym systemem balansowania w układach zasilania maszyn górniczych pracujących w atmosferze wybuchowej. In: SEMAG 2017 Automatyka i elektroenergetyka w przemyśle wydobywczym, Mysłakowice, 29-31 maja 2017 s. 6-22.

Uwagi

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