Elektrikli araçlar için batarya ve ultrakapasitörden oluşan hibrit enerji depolama sisteminin yönetimi

Dünyadaki petrol rezervlerinin azalması, egzoz gazı salınımının artması ve bunun sonucu olarak küresel ısınmaya sebep olması alternatif enerji kaynağı çalışmalarının yoğunlaşmasına sebep olmuştur. Bu yüzden son yıllarda elektrikli araç çalışmalarına yoğunluk verilmiştir. Elektrikli araç çalışmalarında ana güç kaynağı olarak bataryalar kullanılmasına karşın bataryaların güç yoğunluklarının düşük olup anlık yüksek akımı sağlayamazlar. Aşırı şarj ve derin deşarjların oluşması bataryalara zarar vermekte ve bataryaların ömrünü kısaltmaktadır. Bataryaların bu eksik yönlerini tamamlayıcı güç kaynağı olarak ultrakapasitörler (UK) üzerine yoğun çalışmalar yapılmaktadır. UK ve batarya bileşiminden oluşan hibrit enerji kaynağının bu olumsuzlukları yok edeceği gösterilmiştir. Araçların frenleme durumlarında veya aşağı eğimli yolda hızı azaltılırken büyük bir kinetik enerjinin geri kazanım fırsatı doğmaktadır. Bu tezde söz konusu enerjinin geri kazanılıp iki yönlü dönüştürücüler vasıtasıyla bataryanın ve UK'nın şarj edilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla bu tez çalışmasında elektrikli araçların mekanik yapıları, güç aktarma organları ve matematiksel modelleri incelenmiştir. Batarya ve UK hücre teknolojileri araştırılmıştır. Batarya ve UK'lardan oluşan hibrit depolama sistemleri, bu sistemlerde koruma ve enerji yönetimi yöntemleri araştırılmıştır. Batarya ve UK arasında enerji akışı, yönetimi ve kontrolünü sağlayabilmek amacıyla dönüştürücüler üzerine çalışmalar incelenmiştir. Bu çalışmada araçlara etki eden kuvvetler hesaplanmış ve 'MATLAB/Simulink' ortamında aracın matematiksel modelinin benzetimi yapılmıştır. Literatürdeki dönüştürücü çalışmaları incelenmiş ve iki yönlü kaskat dönüştürücüler kullanılmıştır. Elektrik motoru olarak 'MATLAB/Simulink' ortamında bulunan hazır DA motor modeli kullanılmıştır. Bu benzetim çalışmasında ana güç kaynağı olarak batarya seçilmiştir. UK devreye alınarak batarya geriliminin fazla dalgalanmaması ve akımının bölüşülmesi sağlanmıştır. Böylece bataryanın tepe akımları düşürülerek ve aşırı şarj/deşarjdan korunarak verimli kullanımı ve ömrünün uzatılması sağlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Elektrikli araç, hibrit enerji depolama sistemi, batarya, ultrakapasitör, kaskat DA/DA dönüştürücü