Akkujärjestelmän suorituskyky- ja kunnonvalvontatestaukset

Abstract

Tässä opinnäytetyössä käsitellään Cargotec Oy:n rakentamaa 17 kWh:n Li-ion-akkuteknologialla toteutettua energiavarastoa, joka liittyy Pirkanmaan liiton rahoittamaan EAKR-hankkeeseen ”Energian varastointiratkaisut osana uusiutuvan sähköenergian optimoitua käyttöä”. Opinnäytetyön tavoitteena oli ottaa kyseinen energiavarasto käyttöön. Lisäksi tarkoituksena oli dokumentoida akkujärjestelmää sekä käytettyä mittauslaitteistoa ja tehdä purku- ja lataustestejä akkujärjestelmällä.

Opinnäytetyössä on aluksi kerrottu teoriaa liittyen litiumioniakkuihin, akuston hallintajärjestelmiin ja akuston hallintajärjestelmien käyttämään CAN-väylään. Sen jälkeen on kerrottu tietoja työssä käytetystä energiavarastosta, sekä käyttöönottoon ja mittauksiin liittyvistä kytkennöistä. Lopuksi on kerrottu akkujärjestelmälle tehdyistä purku- ja lataustesteistä, joista saatiin erilaisia ajan suhteen olevia kuvaajia. Lisäksi purku- ja lataustestien jälkeen vertailtiin akkujärjestelmässä olevien yksittäisten akkujen jännitteitä.

Akkujärjestelmä saatiin Tampereen ammattikorkeakoulun sähkövoimatekniikan laboratoriossa toimimaan siten, että sitä voidaan ladata ja purkaa manuaalisesti käsin. Mittaustulokset tehdyistä lataus- ja purkutestistä olivat odotetunlaisia lataus- ja purkukäyrien osalta, mutta vertailtaessa yksittäisten akkujen jännitteitä testien jälkeen, osassa akuissa jännite oli muita alhaisempi. Selvitettäväksi jää vielä, että mitä tietoja akkujärjestelmän väylältä voidaan lukea, ja millaisella laitteistolla se kätevimmin onnistuu. Lisäksi tarvitsee selvittää, että kuinka akkujärjestelmän lataamista ja purkamista voitaisiin ohjelmoitavalla logiikalla automatisoida.

This thesis deals with the 17 kWh Li-ion battery storage built by Cargotec Oy which is related to the ERDF project “Optimized Utilization of Renewable Electrical Energy by Means of Energy Storage”, funded by the Council of Tampere Region. The aim of this thesis was to commission this energy storage system. In addition, the purpose of this thesis was to document the battery system and the measuring equipment used, and to perform discharge and charge tests on the battery system.

This thesis first introduces basic theory about lithium-ion batteries, battery management systems and the CAN bus which is used by battery management systems. After that, information is provided on the energy storage system used in this study, as well as on commissioning of the system and on made electrical connections. Lastly, the thesis includes results of discharge and charge tests for the battery system, which yielded various time series graphs. In addition, after the discharge and charge tests, the voltages of the individual batteries in the battery system were compared.

The battery system was made operational in the power engineering laboratory of Tampere University of Applied Sciences so that it can be manually charged and discharged. The test results of the charge and discharge tests were as expected, but when comparing the voltages of the individual batteries after the tests, some of the batteries had a lower voltage than the others. It remains to be determined what data can be read from the battery system bus, and with what hardware. In addition, it is necessary to determine how the charging and discharging of the battery system could be automated with programmable logic.