Journals / Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi / 2020 / Cilt: 20 - Sayı: 3
Design and Implementation of Battery Management System Based on Passive Balancing Method for Electric Vehicles Using STM32f103C8 Microcontroller
- Pages
- 426–433
- DOI
- —
Abstract
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.
Özet
Önerilen çalışmada elektrikli araçlarda kullanılmak üzere dört hücreli batarya paketi için pasif hücredengeleme metodu tabanlı batarya yönetim sistemi tasarlanmış ve uygulaması gerçekleştirilmiştir.Batarya yönetim sisteminin yazılımsal ve donanımsal altyapısı Master-Slave mantığına göreoluşturulmuştur. Bu nedenle üç hücre verileri okuyup master hücreye göndermektedir. Master hücre,kendi hücresinin ve slave hücrelerden gelen verileri okur. Gelen verilere göre de batarya hücreleriningerilim dengeleme işlemlerinin kontrolünü ve yönetimini gerçekleştirir. Hücreler kendi içerisinde CANprotokolü ile haberleşmektedir. Her bir hücreden akım, gerilim ve sıcaklık verileri okunarak hücrelerinşarj işlemi kontrollü bir şekilde gerçekleştirilebilmektedir. Batarya yönetim sisteminde direnç tabanlıpasif kontrol yöntemi kullanılmıştır. Pasif balanslama (dengeleme) yönteminde direnç yerine P kanallımetal oksit yarı iletken anahtarlama elemanı kullanılarak gerilim dengeleme işlemi gerçekleştirilmiştir.Ayrıca özgün bir dijital analog dönüştürme devresi tasarlanarak pasif hücre dengeleme tabanlı bataryayönetim sisteminde uygulanmıştır. Batarya yönetim sisteminin uygulaması ve şarj işlemi başarılı birşekilde gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan batarya yönetim sisteminin başarılı bir şekilde çalıştığı eldeedilen deneysel sonuçlar aracılığı ile kanıtlanmıştır.