Lityum iyon bataryalar için wi-fi ble modülüne dayalı kablosuz batarya yönetim sistemi tasarımı

Abstract

Bu tez çalışmasında, lityum-iyon bataryaların güvenli, verimli ve uzun ömürlü bir şekilde yönetilmesini sağlamak amacıyla geliştirilen kablosuz bir batarya yönetim sistemi (BYS) tasarımı sunulmaktadır. Sistemin temel bileşenleri, Texas Instruments'ın BQ76930 batarya yönetim entegresi ve Espressif'in ESP32 Wroom 32D Wi-Fi modülü olarak belirlenmiştir. BQ76930 entegresi, 10'a kadar lityum-iyon hücresini izleyebilen ve dengeleyebilen gelişmiş bir batarya yönetim çözümüdür. Bu entegre; hücre voltajlarını ve sıcaklıklarını ölçme, hücreler arasındaki voltaj dengesizliklerini giderme ve batarya paketi genelinde akım izleme gibi kritik fonksiyonları yerine getirmektedir. ESP32 modülü ise BYS'in kablosuz olarak izlenmesini ve kontrol edilmesini sağlamaktadır. Wi-Fi bağlantısı sayesinde batarya durumu, sıcaklıklar ve diğer önemli veriler gerçek zamanlı olarak izlenebilirken, sistemin uzaktan güncellenmesi ve kontrol edilmesi için gerekli yazılım altyapısı da ESP32 modülü üzerinde geliştirilmiştir. Kablosuz batarya yönetim sistemleri, kablolama gereksinimini ortadan kaldırarak kurulum ve bakım maliyetlerini azaltır, sistem esnekliğini artırır ve geniş alanlarda etkin veri izleme imkanı sunar. Bu avantajlar, özellikle endüstriyel enerji depolama sistemleri, taşınabilir cihazlar ve elektrikli araçlar gibi uygulamalarda kablosuz BYS'i tercih edilen bir çözüm haline getirmektedir. Bu tezde, kablosuz batarya yönetim sisteminin yazılım ve donanım tasarım süreçleri ayrıntılı olarak ele alınmış; bileşen seçimi, karşılaşılan teknik zorluklar ve bu zorluklara getirilen çözümler açıklanmıştır. Ayrıca, sistem performansı test edilerek analiz edilmiş ve elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, bu çalışma, kablosuz BYS'in lityum-iyon batarya yönetiminde sunduğu güvenlik, verimlilik ve esneklik avantajlarını ortaya koymakta ve sistemin tasarım detaylarıyla bu alana katkıda bulunmaktadır.

This thesis presents a detailed design of a wireless battery management system (BMS) developed to ensure the safe, efficient, and long-lasting management of lithium-ion batteries. The design utilizes the main components of the BQ76930 battery management integrated circuit from Texas Instruments and the ESP32 Wroom 32D Wi-Fi module from Espressif. The BQ76930 IC is an advanced battery management solution capable of monitoring the voltage and temperature of up to 10 lithium-ion cells, providing cell balancing, and performing current monitoring functions. The ESP32 module enables wireless monitoring and control of the system, allowing real-time tracking of battery status, temperatures, and other critical data through Wi-Fi connectivity, while also supporting remote updates and control operations. Wireless battery management systems offer numerous advantages over wired systems, including reduced installation and maintenance costs by eliminating wiring requirements, enhanced system flexibility, and effective data monitoring over large areas. These benefits make wireless BMS a preferred solution, especially for industrial energy storage systems, portable devices, and electric vehicles. This thesis thoroughly examines the wireless battery management system's software and hardware design processes, detailing component selection, technical challenges encountered, and the solutions implemented. Additionally, the system's performance was tested, analyzed, and evaluated. In conclusion, this study highlights the advantages of wireless BMS in lithium-ion battery management, emphasizing its importance in applications such as energy storage systems, portable devices, and electric vehicles through its secure, efficient, and flexible design.