Przydatność aktywnego balansowania baterii litowych w układach zasilania wybranych maszyn górniczych

• Autorzy: Kurpiel Wojciech , Habrych Marcin , Miedziński Bogdan

Warianty tytułu

EN

The usefulness of active balancing system of lithium batteries for powering selected mining machines

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań przydatności aktywnego systemu BMS korzystającego z metody „bateria-do-ogniwa” do sterowania i kontroli pracy akumulatora składającego się z ogniw litowo-żelazowo-fosforanowych (LiFePO4), zasilającego wybrany podwieszany pojazd górniczy. Układ ten został specjalnie opracowany przez autorów i jest przeznaczony do zastosowania w wybranym ciągniku akumulatorowym typu PCA-1. Główny nacisk położono na nagrzewanie się baterii podczas pracy oraz spadek wartości napięcia (mocy) w czasie eksploatacji. Przydatność opracowanego aktywnego systemu BMS porównano zarówno z aktywnym systemem BMS, ale korzystającym z metody „ogniwo-do-baterii”, jak i z pasywnym układem BMS. Szczególną uwagę zwrócono na przydatność efektu balansowania podczas symulowanego nierównomiernego rozładowywania się losowo wybranych ogniw akumulatora zarówno o pojemności 10Ah jak i 120Ah praktycznie używanego w wybranym pojeździe górniczym. Na podstawie uzyskanych wyników badań sformułowano odpowiednie wnioski i zalecenia praktyczne.

EN

The article presents the results of research on the usefulness of active BMS system using the method of “battery-to-cells” to control and monitor operation of lithium-iron phosphate (LiFePO4) battery for powering selected suspended mining vehicle. This system was specially developed by the authors and is intended for use for selected battery supplied vehicle type PCA-1. The main emphasis was paid on battery life and voltage (power) fading during operation. Usefulness of the developed active BMS system was compared both with an active BMS system, but using the cell-to-battery method as well as the passive one. Particular attention was paid to the feasibility of the balancing effect during the simulated unevenly discharged randomly selected battery cells, both with capacity 10 Ah and 120 Ah practically used in the selected mining vehicle. Based on the obtained results of the research, appropriate conclusions and practical recommendations were formulated.

Słowa kluczowe

PL

bateria litowa; pasywne balansowanie ogniw; aktywne balansowanie ogniw; podwieszany ciągnik górniczy

EN

lithium battery; passive balancing; active balancing; suspended mining vehicle

• Wydawca: Grupa MEDIUM Sp. z o.o. Sp.k.a.
• Czasopismo: Elektro Info
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 10
• Strony: 40--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Kurpiel Wojciech

• Instytut Techniki Góniczej KOMAG w Gliwicach

autor

Habrych Marcin

• Politechnika Wrocławska

autor

Miedziński Bogdan

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• 1. B.G. Carkhuff, P. A. Demirev, R. Srinivasan. Impedance-based battery management system for safety monitoring of lithium-ion batteries. IEEE Transactions on Industrial Electronics 2018, Vol. 65.8, pp. 6497-6504.
• 2. J. Cao, N. Schofield, A. Emadi, Battery Balancing Methods: A Comprehensive Review. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, VPPC, September 3-5, 2008, Harbin, China.
• 3. D. Lisbona, T. Snee, A review of hazards associated with primary lithium and lithium-ion batteries. Process safety and environmental protection 2011, Vol. 89(6), pp. 434-442.
• 4. Sihua Wen, Cell Balancing Buys Extra Run Time and Battery Life, Texas Instruments, Inc., 2009.
• 5. A. Ziegler, D. Oeser, B. Arndt, A. Ackva, Comparison of Active and Passive Balancing by a Long Term Test Including a Post-Mortem Analysis of all Single Battery Cells in: 2018 International IEEE Conference and Workshop in Óbuda on Electrical and Power Engineering (CANDO-EPE) Budapest, 2018, pp. 000015–000020.
• 6. W. Kurpiel, B. Polnik, B. Miedziński, System nadzorujący pracę baterii akumulatorów (BMS) w celu zwiększenia bezpieczeństwa ich funkcjonowania i żywotności stosowanych ogniw. Mechanizacja i automatyzacja górnictwa 2014, vol. 5, pp. 47-49.
• 7. W. Kurpiel, B. Polnik, B. Miedziński, Właściwości eksploatacyjne ogniw litowych, „elektro.info” nr 10/2018, s. 44-48.
• 8. W. Kurpiel, P. Deja, B. Polnik, M. Skóra, B. Miedziński, M. Habrych, G. Debita, M. Zamłyńska, P. Falkowski-Gilski, Performance of Passive and Active Balancing Systems of Lithium Batteries in Onerous Mine Environment, Energies 2021, nr 14(22), 7624, s.1-15, DOI:10.3390/en14227624.
• 9. EN 60079-1:2014/AC:2018-09 Explosive atmospheres – Part 1: Equipment protection by flameproof enclosures “d”.
• 10. Documentation of Battery LiFePO4 3.2 V. Available online: https://www.bto.pl/produkt/31801/headway-lfp38120(s)-10000mah-lifepo4 (accessed on August 2021).
• 11. J. Jura, S. Bartoszek, Układ aktywnego balansowania baterii ogniw litowych przeznaczony do górniczych maszyn mobilnych, Maszyny Górnicze 2019, vol. 1, pp. 52–65.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).