State of Charge Estimation of Primary Batteries in an Embedded System

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis

Date

2024-08-19

Department

Major/Subject

Computer Science

Mcode

SCI3042

Degree programme

Master’s Programme in Computer, Communication and Information Sciences

Language

en

Pages

48

Series

Abstract

Batteries are an important and common form of energy storage. In many applications, it is essential to know the state of the batteries in order to avoid unexpected loss of power. This thesis implements a battery state estimation module for an embedded device that uses four non-rechargeable lithium batteries as a backup power source. To gain an understanding of the behavior of lithium batteries, their voltage is measured under various loads. Using data from the measurements, three algorithms are implemented, and their accuracy is evaluated. It is found that Coulomb Counting is the most reliable of the considered algorithms, but it could be improved with Enhanced Coulomb Counting. More complex methods are not suitable because lithium batteries show atypical behavior that does not fit existing battery models. More research is needed to understand the behavior of lithium batteries and extend the algorithms to other temperatures.

Paristot ovat yleinen ja tärkeä energianvarastointikeino. Monissa sovelluksissa on välttämätöntä tietää paristojen tila, jotta yllättäviä käyttökatkoja voidaan välttää. Tässä työssä toteutetaan paristojen tilanarviointiohjelmisto sulautetulle laitteelle, joka käyttää neljää litiumparistoa varavirtalähteenä. Litiumparistojen käyttäytymisen ymmärtämiseksi niiden jännitettä mitataan erilaisilla virtakuormilla. Mittausdatan avulla toteutetaan kolme algoritmia ja arvioidaan niiden tarkkuutta. Tulosten perusteella coulombilaskenta on toteutetuista algoritmeista luotettavin, ja sen tarkkuutta voitaisiin mahdollisesti lisätä parannellulla coulombilaskennalla. Monimutkaisempia algoritmeja ei voitu toteuttaa, koska olemassaolevat paristomallit eivät soveltuneet litiumparistojen käyttäytymisen mallintamiseen. Lisää tutkimusta tarvitaan litiumparistojen käyttäytymisen ymmärtämiseksi.

Description

Supervisor

Kaski, Petteri

Thesis advisor

Sirkiä, Mika

Keywords

primary battery, State of Charge (SoC), battery remaining capacity, estimation, embedded system

Other note

Citation