Sviluppo di un BMS con bilanciamento passivo per batterie al piombo implementato su microcontrollore

This thesis project concerns the development of a battery management system (BMS) for a lead acid battery using passive charge balancing, implemented on a microcontroller. Batteries are the main technologies used for electrical energy storage, for example, in electric vehicles or uninterruptible power supply (UPS) systems, as they allow energy to be stored in electro-chemical form with excellent energy density. Batteries are composed of several elements connected in series, called cells, in order to obtain the desired output voltage. Such cells, however, may exhibit different behaviors during charging and discharging due to uneven aging among them. Battery management systems (BMSs) monitor the voltage of different battery cells and through appropriate algorithms take care of balancing. The purpose of this project is to implement a BMS system with passive balancing and to validate its operation. The battery management algorithm was developed on a microcontroller through a software development and programming environment. In order to validate the operation of the BMS, the working group developed a model representing the aspects of interest in the operation of a Lead Acid battery.

Il progetto di tesi riguarda lo sviluppo di un sistema di gestione della carica (BMS) di una batteria ad acido di piombo mediante bilanciamento passivo della carica, implementato su un microcontrollore. Le batterie sono le principali tecnologie utilizzate per l’accumulo di energia elettrica, per esempio, nei veicoli elettrici o nei sistemi di continuità (UPS), poiché consentono di immagazzinare energia sotto forma elettro-chimica con un’ottima densità di energia. Le batterie sono composte da più elementi collegati in serie, dette celle, in modo da ottenere la tensione in uscita desiderata. Tali celle, tuttavia, durante la carica e la scarica posso presentare comportamenti diversi per effetto di un invecchiamento disomogeneo tra di esse. I sistemi di battery management (BMS) monitorano la tensione delle diverse celle della batteria e attraverso opportuni algoritmi si occupano di eseguire il bilanciamento. Lo scopo del progetto è quello di implementare un sistema BMS con bilanciamento passivo e di validarne il funzionamento. L’algoritmo per la gestione della batteria è stato sviluppato su microcontrollore tramite un ambiente di sviluppo e programmazione software. Al fine di validare il funzionamento del BMS, il gruppo di lavoro ha sviluppato un modello che rappresenti gli aspetti di interesse del funzionamento di una batteria all'acido di Piombo.