Ανάλυση λειτουργίας και μοντελοποίηση συσσωρευτών

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται μία αναλυτική παρουσίαση των διαφόρων τύπων ηλεκτρικών συσσωρευτών, ανάλογα με την κατηγορία στην οποία ανήκουν. Παρουσιάζεται η αρχή λειτουργίας που διέπει όλους τους συσσωρευτές ανεξαρτήτως τύπου, αλλά και τα κυριότερα χαρακτηριστικά τους. Τελικά, αφού γίνει κατανοητή η τεχνολογία στην οποία στηρίζονται τα διάφορα συστήματα συσσωρευτών, επιλέγονται από τη βιβλιογραφία, μελέτες και έρευνες που έχουν δημοσιευθεί σχετικά με τη μοντελοποίηση των συσσωρευτών. Τα εργαλεία που έχουμε στα χέρια μας για τη βελτίωση των χαρακτηριστικών των συσσωρευτών και έτσι, τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας τους στηρίζονται κυρίως στα ισοδύναμα μοντέλα προσομοίωσης. Στην κατεύθυνση αυτή, παρουσιάζονται κυκλώματα μοντελοποίησης τα οποία διαχωρίζονται με βάση αρχικά τις εφαρμογές για τις οποίες προορίζεται ο εν λόγω συσσωρευτής που προσομοιώνεται, και κατά δεύτερον με βάση το προτεινόμενο ισοδύναμο κύκλωμα. Στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται μια ιστορική αναδρομή της εφεύρεσης και της εξέλιξης των συσσωρευτών από την αρχαιότητα έως τις μέρες μας και επεξηγείται η αρχή λειτουργίας τους και τα κυριότερα χαρακτηριστικά τους. Στη συνέχεια, στο δεύτερο κεφάλαιο, δίνεται η βάση πάνω στην οποία γίνεται η αρχική κατηγοριοποίηση των συσσωρευτών και παρουσιάζονται σε κάθε κατηγορία, οι κυριότεροι τύποι, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους, καθώς και οι εφαρμογές τους. Στο τρίτο κεφάλαιο, γίνεται μια επιλογή από τη διεθνή βιβλιογραφία και περιγράφονται μερικά από τα σημαντικότερα μοντέλα προσομοίωσης των συσσωρευτών, ενώ στο τέταρτο κεφάλαιο, συνοψίζονται τα αποτελέσματα της παρούσας διπλωματικής.

In this diploma thesis, the several types of electrical batteries and their classification are presented. The components, the principle of operation and the major characteristics of the batteries are illustrated. Finally, a selective research at the published papers results in several models of batteries to be presented here. Battery models are the crucial tools that contribute to the optimization of the characteristics and the performance of the batteries. The presented models are classified in this thesis by the type of the battery and its application and also by the proposed equivalent circuit. Chapter 1 gives a historical overview of the batteries’ invention and development from ancient times until now. In addition, it illustrates the battery principle of operation and their major performance characteristics. Chapter 2 presents the classification of batteries and also the types, the advantages and disadvantages of each type and their applications are analyzed. Chapter 3 describes the models that have been found from the papers as well as the simulation results and finally, chapter 4 summarizes the main conclusions of this thesis.