ระบบการจัดการสภาวะการประจุและคายประจุแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดในระบบพลังงานทดแทน

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้เป็นการนำเสนอการศึกษาและออกแบบสร้างระบบการจัดการสภาวะการประจุและคายประจุของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดที่ใช้ในระบบพลังงานทดแทนแบบทันเวลาด้วยโปรแกรม LabVIEW โดยประยุกต์หลักการนับประจุหรือคูลอมป์เคาท์ติ้งในการหาค่าสภาวะประจุแบบทันเวลา และทดสอบการจำลองการประมาณค่าสภาวะประจุจากหลักการคูลอมป์เคาท์ติ้งด้วยโปรแกรม MatLAB/Simulink เพื่อใช้ในการพิสูจน์การคำนวณค่าสภาวะประจุในทางทฤษฎี และทดสอบการหาค่าสภาวะประจุจากเครื่อง Microprocessor Test for Battery (MTB) เพื่อนำผลที่ได้มาเปรียบเทียบค่าสภาวะประจุที่ได้ว่ามีผลของการคำนวณค่า State of Charge (SOC) ไปในทิศทางเดียวกันหรือไม่ เมื่อได้ค่า SOC ของแบตเตอรี่แล้วจะนำมาเป็นข้อมูลในระบบการจัดการสภาวะการประจุแบตเตอรี่เพื่อควบคุมการทำงานไม่ให้แบตเตอรี่ทำงานในสภาวะที่อันตราย คือ ช่วงการอัดและคายประจุและอุณหภูมิที่สูงเกินกำหนดโดยจะออกแบบระบบด้วยโปรแกรม LabVIEW ทำงานร่วมกับ NIcDAQ-9188 ซึ่งมีหน้าที่สื่อสารและรับส่งข้อมูลจากโมดูลต่างๆ ที่ใช้วัดค่าพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าเพื่อนำมาคำนวณและกำหนดการทำงานตามเงื่อนไขในการควบคุม เพื่อช่วยให้ระบบมีเสถียรภาพในการใช้งานและช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้ จากผลการทดลองที่ได้พบว่า การประมาณค่าสภาวะการประจุด้วยโปรแกรม LabVIEW เปรียบเทียบกับโปรแกรม MatLAB/Simulink มีค่าความผิดพลาดสูงสุดอยู่ที่ 8 เปอร์เซ็นต์ และค่าสภาวะประจุที่ได้จากเครื่อง MTB มีค่าความผิดพลาดสูงสุดอยู่ที่ 11 เปอร์เซ็นต์ โดยค่าสภาวะการประจุที่ได้จากผลการทดลองทั้งหมดมีผลที่สอดคล้องไปในทิศทางเดียวกัน และผลการทดลองระบบควบคุมการทำงานต่างๆ ระบบที่ออกแบบสามารถทำงานได้ตามเงื่อนไขที่กำหนดอย่างถูกต้อง

This thesis presents a study and design of real time battery management unit as an integrated renewable energy system using application of coulomb counting method by LabVIEW to determine the state of charge (SOC). The coulomb counting method will be verified by simulation result of battery model using MatLab/Simulink program and testing experiment by Microprocessor Test for Battery (MTB). The results of the SOC are compared to investigate that whether they are the same direction. The obtained SOC is integrated to the proposed Battery Management System which has a control unit to control the battery condition as Battery will not be damaged by the overcharge or deep of discharge as well as the high temperature impact. The control system is designed by using LabVIEW integrated with NI cDAQ-9188 connected to measurement and control module to measure all parameters for calculation the battery condition in order to control the battery management system for stability of the hybrid system and the long lifetime of the battery. From the simulation and experiment results, the SOC estimation by LabVIEW compared with MatLab/Simulink has error 8 percent, and compared with MTB has error 11 percent. The SOC of all results is the same direction, the control system can work properly as the design. This can confirm that the proposed method is able to be used for battery management system.