Battery Management Systems: Design by Modelling

سیستم‌های مدیریت باتری - طراحی با مدل‌سازی طراحی سیستم‌های مدیریت باتری (BMS) را با کمک روش‌های شبیه‌سازی توصیف می‌کند. وظایف اصلی BMS اطمینان از استفاده بهینه از انرژی ذخیره شده در باتری (پک) است که یک دستگاه قابل حمل را تغذیه می کند و از آسیب وارد شدن به باتری (پک) جلوگیری می کند. این امر به دلیل مصرف انرژی بیشتر مرتبط با ویژگی های اضافه شده به دستگاه های قابل حمل از یک طرف و تقاضا برای زمان های طولانی تر از طرف دیگر اهمیت بیشتری پیدا می کند. این کتاب علاوه بر توضیح اصول کلی وظایف BMS مانند الگوریتم‌های شارژ و روش‌های نشان‌دهنده وضعیت شارژ (SoC)، نمونه‌های واقعی از عملکرد BMS دستگاه‌های قابل حمل عملی مانند ریش‌تراش و تلفن‌های همراه را نیز پوشش می‌دهد.

شبیه‌سازی‌ها این مزیت را نسبت به اندازه‌گیری‌ها ارائه می‌کنند که زمان کمتری برای کسب اطلاعات از رفتار باتری در تعامل با سایر قطعات در یک دستگاه قابل حمل در شرایط مختلف مورد نیاز است. این دانش را می توان برای بهبود طراحی یک BMS، حتی قبل از اینکه نمونه اولیه دستگاه قابل حمل ساخته شود، استفاده کرد. باتری بخش مرکزی یک BMS است و مدل‌های شبیه‌سازی خوبی که می‌توان برای بهبود طراحی BMS استفاده کرد، قبلاً در دسترس نبود. بنابراین، بخش بزرگی از کتاب به ساخت مدل های شبیه سازی برای باتری های قابل شارژ اختصاص یافته است. با کمک چندین تصویر نشان داده شده است که در مدل های باتری ارائه شده می توان پیشرفت های طراحی را در واقع انجام داد. مثال‌ها عبارتند از یک الگوریتم شارژ بهبودیافته که در شبیه‌سازی‌ها توضیح داده شد و در عمل تأیید شد و یک سیستم نشان‌دهنده SoC جدید که توسعه یافته و نتایج امیدوارکننده‌ای را نشان می‌دهد.

محتوای سیستم‌های مدیریت باتری - طراحی با مدل‌سازی بر اساس سال‌ها تحقیق انجام شده در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی فیلیپس است. ترکیبی از توضیحات اساسی و دقیق از رفتار باتری چه از نظر شیمیایی و چه الکتریکی، این کتاب را واقعاً چند رشته ای می کند. بنابراین می‌توان آن را هم توسط افرادی با پیش‌زمینه (الکترو)شیمیایی و هم مهندسی برق خواند.

Battery Management Systems - Design by Modelling describes the design of Battery Management Systems (BMS) with the aid of simulation methods. The basic tasks of BMS are to ensure optimum use of the energy stored in the battery (pack) that powers a portable device and to prevent damage inflicted on the battery (pack). This becomes increasingly important due to the larger power consumption associated with added features to portable devices on the one hand and the demand for longer run times on the other hand. In addition to explaining the general principles of BMS tasks such as charging algorithms and State-of-Charge (SoC) indication methods, the book also covers real-life examples of BMS functionality of practical portable devices such as shavers and cellular phones.

Simulations offer the advantage over measurements that less time is needed to gain knowledge of a battery's behaviour in interaction with other parts in a portable device under a wide variety of conditions. This knowledge can be used to improve the design of a BMS, even before a prototype of the portable device has been built. The battery is the central part of a BMS and good simulation models that can be used to improve the BMS design were previously unavailable. Therefore, a large part of the book is devoted to the construction of simulation models for rechargeable batteries. With the aid of several illustrations it is shown that design improvements can indeed be realized with the presented battery models. Examples include an improved charging algorithm that was elaborated in simulations and verified in practice and a new SoC indication system that was developed showing promising results.

The contents of Battery Management Systems - Design by Modelling is based on years of research performed at the Philips Research Laboratories. The combination of basic and detailed descriptions of battery behaviour both in chemical and electrical terms makes this book truly multidisciplinary. It can therefore be read both by people with an (electro)chemical and an electrical engineering background.