Educational Battery Measurement System using LabVIEW Software

Abstract

Battery technology has a significant role in resolving the challenges concerning the production and storing of energy. The aim of this study was to build a measurement system for lithium-ion batteries using LabVIEW program. The finished applications and the constructed measurement system will be used for educational purposes in the Technobothnia laboratory unit in Vaasa. The theoretical section of the study discusses the development of batteries, the operating principle of charging and the different connections and the problems they cause. At the end of the theoretic segment, various battery technologies and potential future solutions are introduced. The study illustrates the elements which will have an impact on the charging process. The constructed system enables a flexible and portable hardware configuration which can be utilized in different applications. The main purpose of the study was to implement a system which practically expresses the consequences caused by the fluctuations in battery capacity. As an outcome of the study, five different LabVIEW programs for five different charging scenarios, in conjunction with illustrative wiring diagrams and educational materials, were accomplished.

Akkuteknologialla ja sen kehittymisellä on merkittävä rooli tulevaisuuden energiahaasteiden ratkaisemisessa. Tutkimuksen tavoitteena on rakentaa mittausjärjestelmä litiumioniakuille hyödyntäen LabVIEW-ohjelmaa. Valmiita sovelluksia sekä rakennettua mittausjärjestelmää tullaan hyödyntämään opetustarkoitukseen Technobothnia-laboratoriossa Vaasassa. Tutkimuksen teoriaosuudessa käsitellään akkujen historiaa, lataamisen toimintaperiaatteita sekä perehdytään eri kytkentöihin ja niiden ongelmiin. Lopuksi esitellään erilaisia käytössä olevia akkuteknologioita sekä potentiaalisia tulevaisuuden ratkaisuja. Tutkimus havainnollistaa akkujen lataamiseen vaikuttavia tekijöitä sekä mahdollistaa joustavan ja siirrettävän laitteiston, jota voidaan hyödyntää useissa eri käyttökohteissa. Työn päätehtävänä on mahdollistaa järjestelmä, jolla yksittäisten akkujen kapasiteettierot sekä niiden vaihteluiden aiheuttamat seuraukset pystytään havainnoimaan käytännössä. Tutkimuksen lopputuloksena saavutettiin viisi erilaista LabVIEW-ohjelmaa viidelle erilaiselle kytkentätyypille sekä laadittiin niihin liittyvät havainnollistavat kytkentäkaaviot ja opetusmateriaalit.