Development of a control device of the traction battery operation
DOI:
https://doi.org/10.30977/VEIT.2020.18.85Abstract
The necessity of control of charge and discharge modes of lithium-ion traction accumulation battery (TAB) of electric cars and hybrid cars is shown. It is possible to fully realize the capabilities of the traction battery set by the manufacturer only if you strictly ensure the modes of charge and discharge, i.e. maintaining currents and voltages on each element of the battery within acceptable limits. These modes must be provided by a special control system BMS (Battery Manger System). This article is devoted to the practical implementation of a possible use of such a system. Because the TAB elements are connected in series, the current in them is common and is controlled by a battery current sensor. The voltage at each element of the TAB must be monitored individually so that no element has an increase in voltage when the charge is above the maximum allowable, or a decrease in the voltage when the discharge is below the minimum allowable. The onboard charger is practically realized on the microhybrid car on the basis of the Lanos pickup car. TAB of this car consists of 20 cans of lithium-iron-phosphate batteries WB-LYP90AHA, capacity is 90 Ah, maximum charge voltage of one can is 3.6 V. The functional diagram of the onboard charger with balancing and protection system is given. At the input, the charger contains a power factor corrector. The galvanic isolation is made in the form of a resonant half-bridge DC/DC converter. The controller of the onboard charger stabilizes the charging current and voltage. When in the process of charging the TAB voltage reaches a maximum value of 72V, the controller begins to reduce the fill factor, and hence reduce the charging current, preventing further voltage increase. However, before the maximum TAB voltage is reached, the maximum voltage of the individual TAB elements will be reached. For these elements, further charging becomes unacceptable, so the work of the balancing system is necessary. The electric scheme is given and the principle of work of the BMS board is described.
Keywords: electric car, hybrid car, traction battery, charger, power factor corrector, battery balancing device, charge and discharge controller.
References
Ning D., Prasad K., Lie T. (2017). The electric vehicle: a review. International Journal of Electric and Hybrid Vehicles. 9 (1), 49–66.
Gibbs N. (2015) Plagin-gibridy` budut preobladat` sredi avtomobilej s elektrificzirovannym privodom v Evrope. [Plug-in hybrids will prevail among electrified vehicles in Europe.]. Zhurnal Avtomobilnykh Inzhenerov. 6 (95). 20–21. [in Russian]
Bazhinov OV, Dvadnenko V. Ya. (2016) Avtomobilni gibrydni sylovi ustanovky. [Automobile hybrid power plants.]. Kharkiv.
Dvadnenko V. Ya., Pushkar O. B. (2019). Uluchshenie ekonomicheskikh i ekologicheskikh kharakteristik mikrogibridnogo avtomobilya. [Improving the economic and environmental characteristics of a micro-hybrid vehicle.]. Avtomobilnyj transport: sb. nauch. tr. Kharkov. 45.12–22.
Rykovanov A. S. (2009). Sistemy` balansa Li-ion akkumulyatorny`kh batarej Silovaya e`le-ktronika. [Balance systems of Li-ion rechargeable batteries] Silovaya elektronika. 1. 52-55.
Q. Wang, P. Ping, X. Zhao, C. Guanquan, J. Sun, C. Chen. (2012). Thermal runaway caused fire and explosion of lithium ion battery. Journal of Power Sources. 208. 210–224.
Serdechnyj D.V. Tomashevskij Yu.B. (2017) Upravlenie proczessom zaryada mnogoelementnykh litij-ionny`khakkumulyatornykh batarej. [Control of the charging process of multi-element lithium-ion rechargeable batteries]. Izmerenie. Monitoring. Upravlenie. Kontrol. Saratov. 3 (21). 115–123. DOI 10.21685/2307-5538-2017-3-16.
Rykovanov A.S. (2012) Sposoby balansirovaniya portativnykh zhelezofosfatnykh Li-ion akkumulyatornykh batarej. [Methods of balancing portable iron-phosphate Li-ion rechargeable batteries.]. Komponenty i tekhnologii. 10. 1-12.
Pistoia G. (2013). Li-Ion Batteries: Advances and Applications. Newnes. Oxford.
Belyaev S., Rykovanov A . (2014) Aktivnye i passivnye sistemy` balansa Li-Ion akkumulyatornykh batarej. [Active and passive balance systems for Li-Ion accumulator batteries] Komponenty` i tekhnologii. 3. 121-124.
Dvadnenko V., Arhun Shch., Bogajev-skiy A., Ponikarovska S. Improvement of economic and ecological characteristics of a car with a start-stop system. International Journal of Electric and Hybrid Vehicles, 2018. 10 (3). 209-222. doi: 10.1504 / IJEHV.2018.097377
IR1155S datasheet. Retrived from: .https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/427261/IRF/IR1155S.html (accessed: 14.10.2020)
IR2153 datasheet. Retrived from: https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/542363/IRF/IR2153.html. (accessed: 14.10.2020).
TL494 datasheet. Retrived from: https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/12679/ONSEMI/TL494.html. (accessed: 14.10.2020).
TL431 datasheet. Retrived from: .https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/5774/MOTOROLA/TL431.html. (accessed: 14.10.2020).
TLV431 datasheet. Retrived from: https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/28993/TI/TLV431.html. (accessed: 14.10.2020)
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2021 Владимир Яковлевич Двадненко, Георгий Сергеевич Сериков, Олег Борисович Пушкарь
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
