Wspomagane komputerowo stanowisko laboratoryjne do badań superkondensatorów w dziedzinie czasu i częstotliwości

• Autorzy: Piórkowski P.

Warianty tytułu

EN

Computer aided laboratory stand for testing supercapacitors in frequency and time domains

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowane zostało wspomagane komputerowo stanowisko laboratoryjne przeznaczone do badań i wyznaczania parametrów oraz stanu naładowania (SOC – ang. „State of Charge”) superkondensatorów. Stanowisko pozwala na przeprowadzenie badań właściwości superkondensatorów w dziedzinie częstotliwości i czasu przy wykorzystaniu stosunkowo niedrogiej aparatury, wielokrotnie tańszej w porównaniu do aparatury profesjonalnej. Aparatura ta sprzężona jest z autorskim oprogramowaniem bazującym na środowisku LabView, sterującym pracą aparatury i pozwalającym na rejestrację i przetworzenie „on-line” danych pomiarowych. W artykule omówione zostały trzy metody wyznaczania parametrów modelu superkondensatorów: dwie metody „off-line” wyznaczające parametry na podstawie wcześniej przeprowadzonych serii pomiarów w dziedzinie częstotliwości i czasu oraz jedna metoda „on-line”, wyznaczająca parametry na bieżąco, korzystająca z filtra Kalmana. Filtr Kalmana dodatkowo wyznacza stopień naładowania SOC. Łącząc wyniki z ww. metod można wyznaczyć parametry modelu z dużą dokładnością. Zaprezentowane stanowisko i metody mogą być, po drobnych modyfikacjach, stosowane do badań baterii elektrochemicznych.

EN

The article presents computer-aided laboratory stand for testing and determining the parameters and State-of-Charge (SOC) of supercapacitors. The laboratory stand allows for testing the properties of supercapacitors in the frequency and time domains using relatively inexpensive equipment, cheaper than professional equipment. The equipment is coupled with proprietary software based on LabView, that controls its operation, acquires and processes “on-line” measurement data. The article presents three methods of determining the parameters of the supercapacitors model: two "off-line" methods based on previously acquired in the frequency and time domain measurements data, and one "on-line" method determining the parameters with use of the Kalman filter. The Kalman filter also determines SOC. Combining the results of the above methods, model parameters can be determined with high accuracy. Presented laboratory stand and methods may be, after minor modifications, used for testing the electrochemical battery.

Słowa kluczowe

PL

superkondensator; LabView; filtr Kalmana; bateria elektrochemiczna

EN

supercapacitor; state-of-charge; LabVIEW; Kalman filter; electrochemical battery

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 8666--8677
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr., pełny tekst na CD3

Twórcy

autor

Piórkowski P.

• Politechnika Warszawska, Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych; Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich; Zakład Napędów Wieloźródłowych 02-524 Warszawa; ul. Narbutta 84

Bibliografia

• 1. Buller S., Karden E., Kok D., De Doncker R.W., Modeling the dynamic behavior of supercapacitors using impedance spectroscopy. IEEE Transactions on Industry Applications, 2002 vol. 38 no. 6 pp.1622-1626.
• 2. Chien-Hsing L., Shih-Hsien H., Prediction of Equivalent-Circuit Parameters for Double-Layer Capacitors Module. IEEE Transactions On Energy Conversion, vol. 28, no. 4, 2013
• 3. Goh C.T., Cruden A., Automated High Current Cycling Test System for Supercapacitor Characterisation. 2012 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM),
• 4. Mahon P.J., Paul G.L., Keshishian S.M., Vassallo A.M., Measurement and modelling of the high-power performance of carbon-based supercapacitors, Journal of Power Sources, 2000 vo. 91, no. 1, pp.68-76.
• 5. Milica B., Naumović R., De Keyser F., Robayo I., Ionescu C., Developing Frequency Response Analyzer in MATLAB®Simulink Environment. 17th Telecommunications forum TELFOR 2009 Serbia, Belgrade, November 24-26, 2009
• 6. Mohamed A. H., Schwarz K. P., Adaptive Kalman Filtering for INS/GPS. Journal of Geodesy May 1999, Volume 73, Issue 4, pp 193-203
• 7. Niedzicki L., Kasprzyk M., Kuziak K., Żukowska G. Z., Armand M., Bukowska M., Marcinek M., Szczeciński P., Wieczorek W., Modern generation of polymer electrolytes based on lithium conductive imidazole salts. J. Power Sources 192 (2009) 612-617
• 8. Rafik F., Gualous H., Gallay R., Crausaz A., Berthon A., Frequency, thermal and voltage supercapacitor characterization and modeling. Journal of Power Sources, 2007 vol. 165 no. 2 pp.928-934.
• 9. Szumanowski A, Piorkowski P., Chang, Y., Batteries and Ultracapacitors Set in Hybrid Propulsion System. Power Engineering, Energy and Electrical Drives, 2007. POWERENG 2007.
• 10. Todorov Nikolov G., High Current Source-Measure Unit Based On Low Cost Daq. ELECTRONICS’ 2008 24 – 26 September, Sozopol, Bulgaria
• 11. Zhan-li Ch., Wei-rong Ch., Qi L, Zhi-ling J., Zhi-han Y., Modeling and dynamic simulation of an efficient energy storage component- supercapacitor. Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), 2010 Asia-Pacific