Lityum tabanlı enerji depolama üniteleri için batarya yönetim sistemi tasarımı
Battery managemenet system design for lithium based energy storage units
Yazar: ORÇUN KARADENİZ
Danışman: PROF. DR. İLHAN KOCAARSLAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Batarya = Battery ; Lityum = Lithium

Özet:
Bu tez kapsamında enerji depolama ünitelerinde kullanılan lityum iyon bataryaların teknik parametreleri, kimyasal özellikleri, güvenli çalışma koşulları teorik olarak incelenmiştir. Bu bilgiler doğrultusunda lityum tabanlı enerji depolama ünitelerinde kullanılmak üzere endüstriyel bir batarya yönetim sistemi tasarımı için gerekli olan malzeme ve yöntemler araştırılmış. Araştırmalar sonucunda modül topolojide bir batarya yönetim sisteminin tasarlanmasına karar verilmiştir. Bu kapsamda Lineer Teknoloji firmasının LTC6803-2 entegre BMS devresi ve NXP firmasının LPC1768 mikrodenetleyicisi kullanılarak enerji depolama ünitelerine yönelik bir batarya yönetim sistemi tasarlanmıştır.

Tasarlanan sistem, LTC6803-2 entegre devresi aracılığıyla her modül için seri bağlanmış 12 hücrenin gerilim ölçümünü ve pasif olarak dengelenmesini yapmaktadır. Her modül 2 adet LM35 sıcaklık sensörü ve 1 adet ACS769 akım sensörü girişine sahiptir. Ayrıca koruma fonksiyonlarını sağlamak için 2 adet röle çıkışı bulunmaktadır. BMS modülleri dış dünya ile iletişimini sahip olduğu 2 adet RS232 ve 2 adet RS485 portları üzerinden sağlamaktadır.

Geliştirilen sistem batarya paketinin güvenli çalışma bölgesinde kalmasını sağlamak için yüksek gerilim, düşük gerilim, yüksek sıcaklık, aşırı şarj ve aşırı deşarj akımı koruma özelliklerine sahiptir. Tez kapsamında batarya paketinin tüm koruma parametrelerinin ayarlanması, sistem durumlarının izlenmesi ve kayıt altına alınması için bir kullanıcı ara yüzü tasarlanmıştır.

Abstract:
In this thesis, technical parameters, chemical properties, safety operation area of lithium-ion batteries used in energy storage units have been studied theoretically. In the direction of this information, materials and methods for designing an industrial battery management system for use in lithium-based energy storage units have been researched.

According to the results of the research, it was decided to design a battery management system in module topology. In this context, designed a battery management system for energy storage units using a combination of Linear Technology's LTC6803-2 integrated BMS circuit and NXP's LPC1768 microcontroller.

The system is designed to passively balance and measure voltage 12 cells connected in series for each module by LTC6803-2 integrated circuit. Each module has 2 LM35 temperature sensors and 1 ACS769 current sensor inputs. In addition, there are 2 relays outputs to provide protection functions. BMS modules provide communication with the the other devices by way of 2 RS232 and 2 RS485 ports.

The developed system has over voltage, under voltage, over temperature, over charging current and over discharging current protection features to ensure that the battery pack remains in the safety operation area. Within the scope of the thesis, a user interface is designed for setting all protection parameters of the battery pack for monitoring and recording the system status.