Ανάλυση Χαρακτηριστικών και Ανάπτυξη Μοντέλου Προσομοίωσης Συσσωρευτή Ιόντων Λιθίου για Ηλεκτρικό Όχημα

Ρώτας, Ρένος Παναγιώτης; Rotas, Renos Panagiotis

dc.contributor.author	Ρώτας, Ρένος Παναγιώτης	el
dc.contributor.author	Rotas, Renos Panagiotis	en
dc.date.accessioned	2020-03-30T18:48:46Z
dc.date.available	2020-03-30T18:48:46Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49976
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17674
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Παραγωγή και Διαχείρηση Ενέργειας”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Συσσωρευτής ιόντων λιθίου	el
dc.subject	Μοντέλο Ισοδύναμου Ηλεκτρικού Κυκλώματος	el
dc.subject	Επίπεδο φόρτισης	el
dc.subject	Γήρανση συσσωρευτή	el
dc.subject	Ηλεκτροκίνηση	el
dc.subject	Αποθήκευση ενέργειας	el
dc.subject	Lithium ion battery	en
dc.subject	Equivalent circuit model	en
dc.subject	State of charge	en
dc.subject	Battery ageing	en
dc.subject	Electromobility	en
dc.subject	Energy storage	en
dc.title	Ανάλυση Χαρακτηριστικών και Ανάπτυξη Μοντέλου Προσομοίωσης Συσσωρευτή Ιόντων Λιθίου για Ηλεκτρικό Όχημα	el
dc.title	Lithium Ion Battery for Electric Vehicle Characteristics Analysis and Simulation Model Development	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Αποθήκευση ενέργειας	el
heal.classification	Ηλεκτροκίνηση	el
heal.classification	Energy storage	en
heal.classification	Electromobility	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-09-27
heal.abstract	Η ανάπτυξη της τεχνολογίας των ηλεκτρικών οχημάτων για μαζική παραγωγή και χρήση παρέχει μια ιδιαίτερα σημαντική προοπτική εξοικονόμησης ενέργειας και μείωσης των εκπομπών CO2 στον τομέα των μεταφορών. Η ερευνητική δραστηριότητα στη βελτιστοποίηση της τεχνολογίας του συσσωρευτή παίζει καθοριστικό ρόλο σε αυτή την κατεύθυνση. Η ανάπτυξη του συστήματος παρακολούθησης και ελέγχου του συσσωρευτή με σκοπό τη βέλτιστη δυνατή λειτουργία του οχήματος απαιτεί την ακριβή εκτίμηση της κατάστασης φόρτισης και της τάσης ακροδεκτών του συσσωρευτή κατά τον πραγματικό χρόνο λειτουργίας. Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός μοντέλου πρόβλεψης της συμπεριφοράς ενός συσσωρευτή ιόντων λιθίου σε συνθήκες δυναμικής λειτουργίας, καθώς και η διερεύνηση των επιδράσεων των μηχανισμών γήρανσης λόγω υψηλού αριθμού κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης στις επιδόσεις του συσσωρευτή. Εισαγωγικά, παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά και οι διαφορετικές τεχνολογίες συσσωρευτή που βρίσκουν εφαρμογή σε ηλεκτρικά οχήματα. Στη συνέχεια, αναλύονται η αρχή και οι συνθήκες λειτουργίας του συσσωρευτή ιόντων λιθίου, τα φαινόμενα καταπόνησης και φθοράς που υφίσταται, ενώ παράλληλα πραγματοποιείται μια επισκόπηση των σχετικών ερευνητικών προκλήσεων. Το επόμενο τμήμα της εργασίας περιλαμβάνει τον ορισμό των βασικών παραμέτρων που χαρακτηρίζουν τις επιδόσεις του συσσωρευτή, την μαθηματική ανάλυσή τους και τις διαφορετικές προσεγγίσεις που ακολουθούν τα ήδη αναπτυγμένα μοντέλα προσομοίωσης. Επιπλέον, γίνεται παρουσίαση του θεωρητικού υπόβαθρου του χρησιμοποιούμενου Μοντέλου Ισοδύναμου Ηλεκτρικού Κυκλώματος. Κατόπιν αναπτύσσεται μοντέλο προσομοίωσης ενός κελιού συσσωρευτή ιόντων λιθίου με ενεργό υλικό της καθόδου LiFePO4 με τη χρήση ισοδύναμου ηλεκτρικού κυκλώματος ενός κλάδου RC. Επιπλέον, πραγματοποιείται προσομοίωση και σύγκριση με δεδομένα 3 διαφορετικών πειραματικών δοκιμών με σκοπό την επικύρωση της ακρίβειας του μοντέλου. Η ανάπτυξη του μοντέλου πραγματοποιήθηκε στο περιβάλλον SimscapeTM του MATLAB με τη χρήση της διαθέσιμης εργαλειοθήκης Simulink Design OptimizationTM. Στο τελευταίο μέρος παρουσιάζονται τα κυριότερα αποτελέσματα, σημεία προαγωγής της επιστήμης και κάποιες προτάσεις για περαιτέρω διερεύνηση.	el
heal.abstract	Electric vehicle technology development for mass production and use offers a very important prospect of energy saving and reduction of CO2 emission in the transport sector. Research activity in optimizing battery technology plays a crucial role in this direction. Battery management system development in order to optimize vehicle operation demands an accurate State of Charge and terminal voltage estimation during run-time. The purpose of this thesis is to develop a simulation model predicting a lithium ion battery behavior under dynamic operation conditions, as well as to examine the ageing mechanisms impact on battery performance due to high number of charge/discharge cycles. Initially, the basic characteristics and different technologies of batteries that are used in electric vehicles are presented. In addition, lithium ion battery operation principle and conditions along with the stress and degradation effects that undergoes are presented, while in the same time an overview of the related research challenges is being made. The next part of the thesis includes the definition of the key parameters that characterize the battery performance, their mathematical analysis and the different approaches followed by the already developed simulation models. Furthermore, a presentation of the used Electrical Equivalent Circuit Model theoretical background is being made. Afterwards, a simulation model of a lithium ion battery cell that has LiFePO4 as a cathode active material is developed through the utilization of an electrical equivalent circuit with a single RC branch. Moreover, simulation and comparison with 3 different experimental test datasets is done in order to validate the model accuracy. The model developed in MATLAB SimscapeTM environment using the available Simulink Design OptimizationTM toolbox. In the latter part the main results, the advances of science and some proposals for future investigation are being made.	en
heal.advisorName	Κλαδάς, Αντώνιος
heal.advisorName	Kladas, Antonios
heal.committeeMemberName	Κλαδάς, Αντώνιος
heal.committeeMemberName	Προυσαλίδης, Ιωάννης
heal.committeeMemberName	Γεωργιλάκης, Παύλος
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	73
heal.fullTextAvailability	false