نیوزتل: طرح پژوهشی مشترک دانشگاهی با عنوان بهبود عملکرد ایمن باتری لیتیوم یونی بوسیله کنترل حلقه بسته شارژ و تخلیه برمبنای پیش بینی سطح توان باتری با موفقیت به پایان رسید.
به گزارش نیوزتل به نقل از پژوهشگاه فضایی ایران، طرح پژوهشی مشترک دانشگاهی پژوهشکده سامانه های ماهواره پژوهشگاه فضایی با پردیس فنی دانشگاه تهران که با عنوان «بهبود عملکرد ایمن باتری لیتیوم یونی بوسیله کنترل حلقه بسته شارژ و تخلیه برمبنای پیش بینی سطح توان باتری» در قالب پایان نامه دکتری تعریف شده بود، با موفقیت به انتها رسید. باتری بعنوان یکی از مهم ترین اجزای سیستم های الکتریکی و الکترونیکی بشمار می رود و نقش عمده ای در تامین انرژی تجهیزات الکترونیکی قابل حمل، سیستم های پزشکی، صنعتی، ماهواره ها و فضاپیماها و خودرو های الکتریکی و هیبریدی ایفا می کند. از ین جهت، نوع و ساختار بسته باتری تأثیر به سزایی روی عملکرد و هزینه سیکل عمر این تجهیزات و خصوصاً خودرو های الکتریکی دارد. باتری های لیتیومی به سبب چگالی انرژی و چگالی توان بالا بعنوان یکی از بهترین کاندیدها برای سیستم های ذخیره انرژی در خودرو های الکتریکی شناخته می شوند. این در حالیست که عمر و قابلیت اطمینان باتری های لیتیومی وابستگی شدیدی به نحوه استفاده و مدیریت آنها دارد و سیستم مدیریت باتری دراین زمینه از اهمیت ویژه ای برخوردارست. هدف از این طرح پژوهشی، ارائه راهکاری بمنظور بهبود کارآیی مجموعه باتری در عین حفظ عملکرد ایمن آنست. این مهم به وسیله کنترل حلقه بسته شارژ و تخلیه باتری برمبنای پیش بینی سطح توان باتری صورت گرفته است. در این راستا، الگوریتمی مرکب از روش کنترل پیش بین مدل و یک کنترلر مبتنی بر منطق فازی طراحی شد که در کنار فراهم آوردن حداکثر توان دهیِ ایمن برای مجموعه باتری، تخمین های دقیقی برای سطح توان پک باتری با در نظر گرفتن اثر عمر و نابالانسی سلول ها ارائه می کند. در راه حل پیشنهادی این طرح، ابتدا یک تخمین پایه برای سطح توان مجموعه باتری با بهره گیری از روش کنترل پیش بینی مدل و برمبنای اطلاعات سلولِ نو ارائه و سپس، اثر عمر و نابالانسی سلول ‎ها با بهره گیری از یک کنترل نامبتنی بر مدل و بواسطه ارتباط حلقه بسته بین سیستم مدیریت باتری و واحدکنترل خودرو جبران سازی شد. یک میز تست تجربی نیز متشکل از نمونه های نو و مستعمل از سلول لیتیوم فسفات آهن (LiFePO۴) طراحی و ساخته شد که داده های مستخرج از سلول نو برای توسعه الگوریتم پیشنهادی و داده های سلول مستعملِ نمونه برای صحه گذاری در بستر تست مدل-در-حلقه مورد استفاده قرار گرفت. مطالعه موردی نیز روی یک اتوبوس هیبرید الکتریکی سری صورت گرفت. نتایج شبیه سازی مدل-در-حلقه در سیکل رانندگی نشان داد که روش پیشنهادی قادر می باشد بواسطه ارائه تخمین های دقیقی برای سطح توان مجموعه باتری، حداکثر توان دهی در شارژ و تخلیه را در کنار حفظ محدوده عملکردی ایمنِ ولتاژ و جریان سلول ها فراهم آورد و نیز مجموعه دانش کسب شده به شکل اصولی می تواند در کاربردهای فضایی به ویژه در زیرسیستم توان الکتریکی ماهواره ها، سطح نشین ها و سطح نوردها به کار گرفته شود. همچون دستاوردهای این طرح پژوهشی می توان به ارائه تخمین های دقیق برای سطح توان پک باتری، افزایش ایمنی باتری با وجود مستعمل بودن یا لطمه دیدگی یک یا چند سلول باتری و امکان دریافت / اعمال حداکثر توان در فرآیندهای شارژ و تخلیه اشاره نمود.

منبع: نیوزتل