Litiumioniakun oikosulkusuojaus hybridityökoneessa

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2013-08-30
Major/Subject
Sähkökäytöt
Mcode
S3016
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka
Language
fi
Pages
9+64
Series
Abstract
Tämä diplomityö käsittelee raskaassa hybridityökoneessa käytettävän litiumioniakun ja tasasähkökatkojan muodostaman kokonaisuuden oikosulkusuojausta. Työssä selvitettiin kirjallisuustutkimuksella ja haastatteluilla litiumioniakkujen oikosulkusuojaukseen liittyviä ongelmia ja niiden mahdollisia ratkaisuja. Tutkimuksen kohteeksi otettiin yleisesti oikosulkusuojaukseen käytettävät laitteet: sulake ja DC-kontaktori. Selvitystyön tuloksien perusteella todettiin, että suojalaitteiden mitoittaminen akkujärjestelmään on hankalaa ja osa suojalaitteista soveltuu paremmin henkilöautokokoluokan suojaukseen. Mitoittamisongelman ratkaisuksi tutkittiin mahdollisuutta hyödyntää akkujen simulointimalleja oikosulkusuojien mitoituksessa. Tutkimuksessa osoittautui, ettei kyseiseen käyttötarkoitukseen löytynyt sopivaa mallia, eikä olemassa olevien akkumallien käyttöä ole testattu oikosulkutilanteiden simuloinnissa. Työssä tutkittiin lisäksi mahdollisuutta käynnistää sulakkeen valokaariaika siihen suunnitellulla sulakkeenpolttopiirillä. Suoritettujen mittauksien perusteella ratkaisu ei toiminut toivotulla tavalla. Siitä huolimatta, että työssä ei kyetty löytämään ratkaisua tutkimusongelmaan, nykyisten ratkaisujen ongelmakohtia saatiin nostettua esiin ja ehdotettua jatkotutkimuskohteita.

The Master’s thesis addressed the problem of short circuit protection of a lithium-ion battery and a DC-DC converter in a heavy-duty hybrid electric vehicle. In this thesis literary research and interviews were used to investigate problems and possible solutions in above-mentioned setting. Commonly used short circuit protection devices i.e. a fuse and a DC contactor were selected for a more detailed investigation.As a result, it was concluded that dimensioning of the protection devices to a battery system is difficult and some of the protection devices are better suitable for the protection of a hybrid electric car. To solve the dimensioning problem, possibility to use battery simulation models on dimensioning of the protection devices was investigated. As a result, it is concluded that a suitable battery model for this type of use is not available. Existing models have not been tested in simulation of the short circuit situations. In this thesis, the possibility of starting the fuse arcing time with a specifically designed fuse burning circuit was investigated with measurements. Based on the measurements, it was found that the solutions did not behave as expected. Although, this thesis could not find a solution to the presented research problem, it was able to highlight the problems with the current short circuit protection solutions and give suggestions for further research.
Description
Supervisor
Kyyrä, Jorma
Thesis advisor
Ronkainen, Teemu
Keywords
oikosulku, litiumioniakku, oikosulkusuojaus, sulake, kontaktori, hybridiajoneuvo, työkone, energiavarasto, sähköajoneuvo
Other note
Citation