STM32f103C8 Mikroişlemcisi kullanılarak elektrikli araçlar için pasif dengeleme metodu tabanlı batarya yönetim sistemi tasarımı ve uygulaması

Abstract

Önerilen çalışmada elektrikli araçlarda kullanılmak üzere dört hücreli batarya paketi için pasif hücre dengeleme metodu tabanlı batarya yönetim sistemi tasarlanmış ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Batarya yönetim sisteminin yazılımsal ve donanımsal altyapısı Master-Slave mantığına göre oluşturulmuştur. Bu nedenle üç hücre verileri okuyup master hücreye göndermektedir. Master hücre, kendi hücresinin ve slave hücrelerden gelen verileri okur. Gelen verilere göre de batarya hücrelerinin gerilim dengeleme işlemlerinin kontrolünü ve yönetimini gerçekleştirir. Hücreler kendi içerisinde CAN protokolü ile haberleşmektedir. Her bir hücreden akım, gerilim ve sıcaklık verileri okunarak hücrelerin şarj işlemi kontrollü bir şekilde gerçekleştirilebilmektedir. Batarya yönetim sisteminde direnç tabanlı pasif kontrol yöntemi kullanılmıştır. Pasif balanslama (dengeleme) yönteminde direnç yerine P kanallı metal oksit yarı iletken anahtarlama elemanı kullanılarak gerilim dengeleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca özgün bir dijital analog dönüştürme devresi tasarlanarak pasif hücre dengeleme tabanlı batarya yönetim sisteminde uygulanmıştır. Batarya yönetim sisteminin uygulaması ve şarj işlemi başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan batarya yönetim sisteminin başarılı bir şekilde çalıştığı elde edilen deneysel sonuçlar aracılığı ile kanıtlanmıştır.

In the proposed study, a battery management system based on passive cell balancing method was designed and implemented for the four cell battery pack to be used in electric vehicles. The software and hardware infrastructure of the battery management system was created according to the MasterSlave logic. For this reason, three cells read the data and send it to the master cell. The master cell reads data from its own cell and slave cells. According to the incoming data, it performs the control and management of the voltage balancing processes of the battery cells. Cells communicate with CAN protocol in themselves. The charging process of the cells can be carried out in a controlled manner by reading current, voltage and temperature data from each cell. Resistance based passive control method is used in the battery management system. In the passive balancing method, voltage balancing is performed by using P channel metal oxide semiconductor switching element instead of resistance. In addition, a unique digital analog conversion circuit was designed and implemented in the passive cell balancing based battery management system. Application and charging of the battery management system has been successfully completed. The designed battery management system has been proven to work successfully through the experimental results obtained.