Системи керування акумуляторними батареями з функцією збільшення їх експлуатаційного ресурсу

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorБондаренко, Олександр Федорович
dc.contributor.authorЛіпко, Дмитро Олегович
dc.date.accessioned2025-07-07T11:35:24Z
dc.date.available2025-07-07T11:35:24Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractЛіпко Д. О. Системи керування акумуляторними батареями з функцією збільшення їх експлуатаційного ресурсу. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософіїза спеціальністю 171 Електроніка – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, МОН України, Київ, 2025. У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-практичну задачу продовження терміну експлуатації акумуляторних батарей шляхом використання нових засобів силової та інформаційної електроніки. Отримані нові науково обґрунтовані результати в сукупності є суттєвими для розвитку систем керування акумуляторними батареями з активним методом балансування, що можуть застосовуватись в акумуляторних батареях з модульною структурою. Останніми роками суттєво зростає виробництво електротранспорту, стаціонарних накопичувачів енергії й різноманітних портативних пристроїв. Це сприяє тому, що виробництво літій-іонних акумуляторних батарей останнім часом дуже стрімко збільшується. Системи керування акумуляторними батареями застосовуються в усіх сучасних акумуляторних батареях. Їх основною задачею є ефективне й тривале використання акумуляторної батареї. Робота системи керування безпосередньо впливає на ресурс акумуляторних батарей. Модернізація наявних систем керування є одним зі шляхів збільшення загального ресурсу акумуляторних батарей та уповільнення процесу їх деградації. У першому розділі проведено аналіз типів сучасних акумуляторних батарей на основі літію та досліджено їх характеристики. Виконано огляд еквівалентних схем заміщення АБ. Проаналізовано особливості будови та застосування АБ в електротранспорті та стаціонарних накопичувачах енергії. Досліджено будову та функції систем керування АБ. Проведено класифікацію та порівняльний аналіз методів балансування АБ. У другому розділі наведено аналіз причин деградації АБ. Проведено аналіз середньо добового пробігу електромобіля. Розглянуто дослідження у яких наводяться експериментальні та розрахункові значення залежності ресурсу АБ від глибини розряду та діапазону рівня заряду у якому відбувається робота АБ. Наведено розраховані значення можливого збільшення ресурсу АБ шляхом вибору оптимального часткового циклу. Запропоновано можливі рішення щодо впровадження інтелектуальної системи вибору часткового циклу на прикладі системи керування АБ електромобіля. У третьому розділі розглянуто топології активних балансирів на основі DCDC перетворювача. Запропоновано покращену топологію активного балансира, з можливістю використання в багато секційних АБ. Проведено моделювання часу балансування для можливих методів балансування у покращеній топології активного балансира. Проведено моделювання можливих до використання DCDC перетворювачів у покращеній топології активного балансира, у програмному середовищі PLECS. Результати моделювання забезпечують підґрунтя для вибору певного типу DC-DC перетворювача для практичного застосування. У четвертому розділі розроблено схему та друковану плату для прототипу активного балансира з покращеною топологією для застосування в багатосекційних АБ. Створено прототип, який встановлено в АБ електромобіля. Проведено експериментальне дослідження можливого збільшення ресурсу АБ шляхом використання активного балансира з покращеними характеристиками.
dc.description.abstractotherLipko D. O. Battery Management Systems with Battery Life Extension Functionality. – Qualification Scientific Work as a Manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in specialty 171 Electronics – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" MES of Ukraine, Kyiv, 2025. In the dissertation, the actual scientific and practical problem of extending the service life of accumulator batteries through the use of new means of power and information electronics is solved. The obtained new scientifically based results in the aggregate are significant for the development of battery management systems with an active balancing method, which can be used in batteries with a modular structure. In recent years, the production of electric vehicles, stationary energy storage devices and various portable devices has been growing significantly. This contributes to the fact that the production of lithium-ion batteries has been increasing very rapidly recently. Battery management systems are used in all modern battery packs. Their main task is the efficient and long-term use of the battery. The operation of the control system directly affects the resource of batteries. Modernization of existing control systems is one of the ways to increase the total life of batteries and slow down the process of their degradation. The first chapter presents an analysis of modern lithium-based battery types and their characteristics. An overview of equivalent circuit models of battery packs is provided. The structural features and applications of battery packs in electric transport and stationary energy storage systems are analyzed. The design and functions of battery management systems are examined. A classification and comparative analysis of battery balancing methods are conducted. The second chapter analyzes the causes of battery degradation. An evaluation of the average daily mileage of electric vehicles is provided. Studies presenting experimental and calculated values of battery lifespan dependence on depth of discharge and charge level range are considered. Estimated values of potential battery lifespan extension through the selection of an optimal partial cycling strategy are presented. Possible solutions for implementing an intelligent partial cycle selection system within an electric vehicle battery management system are proposed. The third chapter discusses the topologies of active balancers based on DC-DC converters. An improved active balancer topology is proposed, suitable for multicell battery packs. Modeling of balancing time for various balancing methods in the improved active balancer topology is performed. Modeling possible DC-DC converters for use in the improved active balancer topology is conducted, providing justification for selecting a specific DC-DC converter type in further research. The fourth chapter presents the design and printed circuit board (PCB) layout for a prototype of an active balancer with an improved topology for multicell battery packs. The prototype is assembled and integrated into an electric vehicle battery pack. An experimental study is conducted to evaluate the potential increase in battery lifespan due to the use of the improved active balancer.
dc.format.extent164 с.
dc.identifier.citationЛіпко, Д. О. Системи керування акумуляторними батареями з функцією збільшення їх експлуатаційного ресурсу : дис. … д-ра філософії : 171 – Електроніка / Ліпко Дмитро Олегович. – Київ, 2025. – 164 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/74697
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectакумуляторна батарея
dc.subjectсистема керування акумуляторною батареєю
dc.subjectефективність
dc.subjectелектромобіль
dc.subjectгібридний накопичувач електроенергії
dc.subjectзарядний пристрій
dc.subjectджерело струму
dc.subjectактивне балансування
dc.subjectсистема керування
dc.subjectперетворювач електроенергії
dc.subjectінвертор
dc.subjectімпульси керування
dc.subjectдіагностика несправностей
dc.subjectкомутація транзисторів
dc.subjectпотужність втрат
dc.subjectbattery
dc.subjectbattery management system
dc.subjectefficiency
dc.subjectelectric vehicle
dc.subjecthybrid power storage
dc.subjectcharger
dc.subjectcurrent source
dc.subjectactive balancing
dc.subjectcontrol system
dc.subjectpower converter
dc.subjectinverter
dc.subjectcontrol pulses
dc.subjectfault diagnosis
dc.subjecttransistor switching
dc.subjectpower loss
dc.subject.udc621.314: 621.311.6
dc.titleСистеми керування акумуляторними батареями з функцією збільшення їх експлуатаційного ресурсу
dc.title.alternativeBattery Management Systems with Battery Life Extension Functionality
dc.typeThesis Doctoral

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Lipko_dys.pdf
Розмір:
6.96 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Дисертації (ЕПС)
Дисертації (вільний доступ)