Tudengivormeli FEST 24 akumudel

Lõputöö raames sai koostatud elemendi mudel vastavalt testitud andmetele. Ehitati üles akupaki mudel koos akuhaldussüsteem funktsioonidega. Aku haldussüsteemi laetustaseme arvutamiseks kasutatakse Kalman filtrit, mis leiab laetus taseme vastavalt elemendi mudeli parameetritele. Üheks peamiseks eesmärgiks mudeli koostamisel oli suurendada maksimaalset kasutatavat mahutavust samade aku elementidega. Mudeli põhjal saadi akupaki maksimaalseks mahutavuseks 7.1 kWh. Võrreldes FEST23 kestvussõitudel tarbitud 6-6.5 kWh on potentsiaalne mahutavus võit ideaal tingimustes uue aku haldussüsteemi juhtimisega 9-18%. Reaalne FEST24 mahutavus on 6.9 kWh, kui arvestada elementide tootmis erinevusi. Sellisel juhul oleks mahutavus võit 6-15%. Kogu mudeli täpsuse parandamiseks tuleks FEST24 elementide saabumisel testida elemente terve töötsükli ulatuses ja väljaspool neid piire. Tühjaks laadimistsükleid kuni pinge alam limiidini 2.7 V. Testimis piirkonna suurendamisega saaks juurde kasutatavat mahutavust. Tuleks vaadata, kui suurt mõju avaldab elemendile temperatuur. Tühjaks laadimis tsükleid teha erinevate elemendi töö temperatuuride juures. Lisaks tuleks kasutada elementide testimiseks täpsemaid mõõteseadmeid. Pinge mõõtmiseks tuleks kasutada Kelvini 4 juhtmega mõõtmis lahendust, et elemendi pinge mõõtmist ei mõjutaks mõõtejuhtmete takistus. Voolu mõõtmiseks tuleks kasutada shunti-põhist vooluandurit halli vooluanduri asemel. Akuhaldussüsteemile sai lisatud temperatuuri ja pinge vea tuvastus plokk koos vea asukoha näitamisega. Süsteemile lisati lonkav režiim, mis töötab elemendi laetus taseme ja sisemise takistuse põhjal. Elementide balansseerimiseks ehitati üles balansseerimis juhtplokk, mis võimaldab elementide maksimaalset pinge erinevust 10 mV. Aku jahutuse juhtimiseks ehitati üles jahutus plokk, mis annab väljundiks pulsi pikkuse signaali vastavalt elementide temperatuurile. Tulevikus võiks lisada akuhaldus süsteemile aku eluea hindamis funktsiooni. Täiendavalt genereeriti akuhaldussüsteemi mudeli funktsioonidest kood FEST24 akuhaldussüsteemile. Järgnevateks sammudeks on antud koodi funktsioonide kaupa integreerimine FEST23 akuhaldussüsteemile. FEST23 haldussüsteemil saab testida ja valideerida akuhaldussüsteemi funktsioonide tööd ning täpsust.

The main purpose of the thesis was to design an accumulator management system model in Simulink for the FEST24 FS Team Tallinn formula car. The goal was to improve the accuracy of state of charge estimation and enhance the overall operation of the management system. The first part describes the properties of lithium-ion batteries and explains why a management system is necessary for these batteries. The second part analyzes different battery models and their suitability for an accumulator management system. The Thevenin circuit-based battery model was chosen for the FEST 24 management system. This battery model was built in the Simulink application Simscape. The section also details the tests conducted to determine the parameters for the model and its validation. The third part outlines the design process of the accumulator management system model. Describes the system functions requirements and development process. The main improvements were achieved with the Kalman filter, enhancing state of charge estimation accuracy to up to 1%. A LIMP mode was also added, which interacts with the state of charge and cell internal resistance. The final part discusses code generation from Simulink and the overall tasks of the accumulator management system in FEST 24. The requirements were set by Formula Student rules and included management, communication, and troubleshooting needs.