Elektrikli araçlar
99 theses under this subject heading
Hibrit sistemlerde enerji yönetimi ve optimizasyonu
Petrol rezervlerinin azalması ve global ısınmanın artması, ulaşım için gerekli olan enerjinin üretimi için başka kaynaklardan yararlanmayı ve yeni çözümler aramayı teşvik etmektedir. Yakıt hücresi(YH) sistemleri, taşıt enerji sistemleri için yenilenebilir enerji kullanması ve çevreye dost olması sebebiyle, uygun bir çözüm olduğu düşünülmektedir. Ancak araç tahriki için, YH sistemi tek başına kullanılması, bütün yük taleplerini özellikle yüksek güç taleplerini karşılamak noktasında yeterli olmayabilir. Ayrıca tek başına YH kullanımı, sistemin hacim ve maliyetini arttıracaktır. Ek olarak, YH sistemi, bir yenilenebilir enerji kaynağı olan frenleme enerjisinin geri kazanımı yeteneğine sahip değildir. Dahası YH'nin anlık aşırı yük talebi esnasında tek başına kullanılması, YH'nin en önemli alt elemanı olan membranda nemlenme eksikliği veya aşırı nemlenmeye neden olmaktadır. Bu problemleri çözmek için, YH sisteminin, çabuk şarj olma ve yüksek güç yoğunluğu özelliklerine sahip bir enerji depolama sistemiyle beraber hibrit olarak kullanılması gerekmektedir. Ayrıca, bu sistemin bir kontrol metoduyla kontrolü, sistem performansını arttıracak ve enerji kazanımı sağlamış olacaktır.Bu tez, YH ve bir enerji depolama sisteminin hibrit olarak kullanımı ve en iyi verimi almak için bulanık mantık kontrol kullanılarak, sistemin optimizasyonunun sağlanmasını ele almaktadır. Enerji depolama sistemi için, yüksek güç yoğunluğuna sahip ve çabuk şarj olabilen ultrakapasitör (UK) sistemi ve kontrol metodu olarak bulanık mantık tercih edilmiştir. YH/UK hibrit sisteminin matematiksel modeli ve bilgisayar ortamında benzetimi yapılmış ve bulanık mantık kullanılarak sistemin optimizasyonu sağlanmıştır.
Elektrikli araç batarya taşıyıcılarında kullanılan farklı kaynak türlerinin karşılaştırılması
Son yıllarda taşıt kaynaklı emisyon değerlerinin azaltılmasına yönelik uygulamalar elektrikli araçlara yönelimi arttırmış, bu da mevcut ağırlık azaltma çalışmalarını daha da hızlandırmıştır. Bu durum özellikle elektrikli araç batarya taşıyıcılarında alüminyum alaşımlarının kullanımını getirmiştir. Çözülmesi gereken problemlerin başında alüminyumun en uygun bir biçimde kaynak edilebilmesi gelmektedir. Elektrikli araçlardaki batarya taşıyıcı kutusunun kaynaklama türleri arasında geleneksel yöntemlerin yanı sıra sürtünme karıştırma kaynağı da son yıllarda öne çıkmıştır. Bu araştırmada ark kaynak ile sürtünme karıştırma kaynağının (SKK) karşılaştırılması, SKK kaynağında kullanılan takımın ilerleme hızlarının kaynağa etkisi ve levhaların kalınlığının SKK kaynağındaki parametrelere etkisi incelenmiştir. Ekstrüzyon ile üretilen levhaların mikro sertlik değerlerinin değişimi, mekanik özellikleri, penetrasyon incelenmesi ve porozite durumlarına bakılmıştır. Bu incelemeler doğrultusunda SKK karıştırma kaynağının ark kaynağa göre mekanik özelliklerinin yani çekme gerilmesi, uzama ve mikro sertlik değerlerinin daha iyi olduğu tespit edilmiştir. Takım ilerleme hızının ise belirli bir sınır ile mekanik özelliklerine pozitif yönde etki ettiği gözlemlenmiştir. Et kalınlığının SKK yöntemine etkisi ise bindirme kuvvetinin artmasına ve kullanılacak takımın geometrisinin önemini göstermiştir.
Konvansiyonel malzemeler için aerojel takviyesi ile düşük termal iletkenlik, düşük akustik iletkenlik ve iyi mekanik özelliklere sahip süper yalıtım keçelerin geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında Silika Aerojel, Poliüretan Aerojel, Poliimid Aerojel, Silika-Poliimid Hibrit Aerojel, Silika-Poliüretan Hibrit Aerojel, Poliimid-Poliüretan Hibrit Aerojel ve Silika-Poliimid-Poliüretan Hibrit Aerojel sentezleri gerçekleştirilmiş ve aerojeller toz/parçacık formda keçe malzemeye aktarılmıştır. Geliştirilen yeni aerojel katkılı keçe malzemelerin termal ve akustik izolasyon özellikleri birbirleri arasında ve katkı içermeyen katmanlı keçe malzeme ile karşılaştırılmıştır. Elektrikli araçlarda tahrik sistemi olarak kullanılan elektrik motorları, fosil yakıtla çalışan günümüz araçlarındaki içten yanmalı motorlara göre farklı termal ve akustik izolasyon ihtiyaçlarına sahiptir. Aerojellerin ultra-yüksek gözenekliliği (%99,8'e varan boşluklu yapısı ve 5-10 nanometre seviyelerine kadar düşebilen ortalama gözenek çapı), özellikle yüksek ses frekanslarında izolasyon ihtiyaçlarına mükemmel cevap verebilmesini sağlamaktadır. Ayrıca elektrikli araçlarda ısıtma ve soğutma sistemleri motor ile değil batarya sistemi ile doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle termal yalıtım sistemlerinde de iyileştirmeler yapılması gerekmektedir. Aerojeller, en az yaklaşık %85'i (%99,8'e kadar) havadan oluşan, dünyanın en hafif malzeme sınıfını oluşturan, halihazırda en iyi ısı ve ses yalıtım malzemesi olarak bilinen, yenilikçi malzemelerdir. Bu çalışma geleneksel yalıtım teknolojisine ve malzemelerine alternatif yenilikçi bir teknoloji ve bu teknolojinin kullanılmasıyla elde edilecek yeni bir ürün gamı oluşmasını sağlayacaktır. Anahtar Kelimeler: aerojel, keçe, akustik yalıtım, termal yalıtım, hibrit, elektrikli araçlar
Elektrikli araçlar için menzil tahminine dayalı şarj planlama modeli
Menzil kaygısı sorunu (range anxiety) elektrikli araçlara (EA'lara) geçişi olumsuz yönde etkileyen en önemli faktörlerden biri olmaya devam etmektedir. Menzil kaygısını tetikleyen unsurlar arasında EA sürücülerinin kalan menzil göstergelerine yeterince güvenmemeleri gelmektedir. Bununla birlikte, EA sürücüsünün yolculuğun başında kalan menzil bilgisine göre rota üzerinde şarj için durması gereken yerleri bilmesinin de menzil kaygısını düşürme potansiyeli bulunmaktadır. Akıllı ulaşım teknolojileri sayesinde EA'ların sürücü bilgilendirme sistemleri gerçek-zamanlı verilere erişebilse de belirlenen rotanın koşulları dikkate alınarak menzil tahmini yapılmadığı sürece oluşturulan şarj planının menzil kaygısını azaltması beklenemez. Bu çalışmanın amacı, belirlenen bir rota için gerçek-zamanlı menzil tahminine dayalı şarj planı oluşturarak EA'nın minimum yolculuk süresi veya maliyeti için nerede ve ne kadar şarj olması gerektiğini belirlemektir. Menzil tahmini için, yolculuğa ait statik öznitelikler ve dinamik öznitelikleri girdi olarak alan derin sinirsel ağ (DSA) modeli kullanılmıştır. Şarj planlaması kapsamında, şarj istasyonlarında doğrusal olmayan şarj süresini, zaman dilimlerine bağlı değişen şarj fiyatlarını, uygunluklarını (dolu/boş bilgisi), araçtan şebekeye enerji satışı uygulamalarını (Vehicle to grid /V2G), birden fazla ve farklı güç seviyelerinde şarj ünitelerini dikkate alan karma tamsayılı doğrusal programlama modeli geliştirilmiştir. Ancak geliştirilen matematiksel programlama modelin çözüm elde etme süresi açısından yetersiz kalması nedeniyle çözüm yaklaşımı olarak genetik algoritma ve matematiksel programlama modelinin hibrit kullanımından oluşan mat-sezgisel bir yaklaşım önerilmiştir. 32 farklı büyüklükteki problem üzerinde yapılan test sonuçları, mat-sezgisel yaklaşımının hem minimum yolculuk süresi hem de minimum yolculuk maliyeti için genetik algoritma ve sezgisel yaklaşımlardan daha başarılı sonuçlar verdiğini göstermektedir.
Elektrikli araçların kablosuz şarjı için mikro şebeke istasyonunun performans değerlendirmesi
Son on yılda, elektrikli araçlar, sera gazı emisyonlarını azaltarak iklim değişikliğiyle mücadele etmeye yönelik küresel çabada niş bir üründen ana akım bir çözüme dönüşmüştür. Artan popülaritelerine rağmen, elektrikli araçların geniş çapta benimsenmesi, mevcut şarj altyapısının yetersizliği nedeniyle engellenmektedir. Bu sorunu ele almak için, elektrikli araçların kablosuz şarjı için mikro şebeke istasyonlarının uygulanması umut verici bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır. Bu tez, mikro şebeke istasyonlarının güvenilirlik, verimlilik ve yaygın uygulanabilirliğine odaklanarak kapsamlı bir değerlendirme yapmaktadır ve böylece sürdürülebilir ulaşımda kritik bir girişim olarak konumlandırılmaktadır. Bu çalışma, mevcut elektrikli araç şarj altyapısının zorluklarını değerlendirerek mikro şebeke istasyonlarının performansını incelemeyi amaçlamaktadır. Bu istasyonların, kullanıcı deneyimini basitleştirilmiş şarj süreçleri, bilgilendirilmiş politika kararları ve elektrikli araç altyapısına yapılan yatırımlarla artırma potansiyelini araştırmaktadır. Mikro şebekelerin kablosuz şarj teknolojisiyle entegrasyonu, teknolojik yenilikleri ve ekonomik fırsatları teşvik edebilmektedir. Araştırma, mikro şebeke istasyonlarının sürekli güç sağlamadaki güvenilirliğini, güç aktarımı ve enerji kullanımı açısından verimliliklerini değerlendirmekte ve büyük ölçekli dağıtım potansiyellerini incelemektedir. Anahtar bulgular arasında, maksimum güç noktası takibi (MPPT) DC-DC yükseltici konvertör ile donatılmış güneş enerjili bir mikro şebeke istasyonunun yüksek verimliliği yer almakta olup, yenilenebilir enerji sistemlerinde enerji kullanımını optimize etmenin önemini vurgulamaktadır. İndüktif ve kapasitif kablosuz şarj yöntemleri arasındaki karşılaştırmalı analiz, ilgili verimliliklerini ve operasyonel inceliklerini ortaya koymakta ve indüktif şarjın %91,17'lik daha yüksek bir verimlilik gösterdiğini belirtmektedir. Bu çalışma, mikro şebeke istasyonlarının fizibilitesi ve ölçeklenebilirliği konusunda önemli bilgiler sağlamakta ve sürdürülebilir ulaşım çözümlerinin ilerlemesine katkıda bulunmaktadır. Mikro şebeke istasyonlarının elektrikli araç şarj altyapısını devrim niteliğinde dönüştürme potansiyelini vurgulamakta, böylece elektrikli araçların daha geniş çapta benimsenmesini kolaylaştırmakta ve çevresel sürdürülebilirliğe katkıda bulunmaktadır.
Design and prototypng of a new switched-mode power supply for an electrical vehicle
In this study, we explain several well-known topologies (the basic elementary building blocks) that are widely used to design and implement linear and switching power supply. For each topology there are common and unique characteristics, so an experienced designer will choose the most suitable structure for the intended application. In general, the choice maybe difficult, so it ought to spend a few times to create an essential understanding of the properties, since the right initial choice will dodge sitting around idly on a structure that will not be the most excellent for the application. In this work, some topologies used in switch mode power supply SMPS are described in detail, and each topology is described with the specified mathematical equations for each of its components, and the output of these topologies is shown. A comparison of isolated and non-isolated topology types and the characterization of voltages and currents in each part of the design are presented. In the end, the simulation was carried out using the Python language, and the practical results of the studied designs were presented, and they matched with the theoretical study
Fotovoltaik-yakıt hücreli bir hibrit elektrikli aracın modellenmesi ve simülasyonu
Azalan fosil kaynaklara karşın artan talep, çevre kirliliği ve iklim değişimi gibi sebepler büyük bir sorun teşkil etmekte ve bu duruma karşın önlem alınması gerekmektedir. Araştırmacılar yenilenebilir enerji kaynaklarını ulaşımda daha fazla kullanarak bu problemleri çözmek için çeşitli çalışmalar yapmaktadırlar. Elektrikli ve hibrit elektrikli araçların (HEA) kullanımı ve geliştirilmesi bu konuda önemli bir alternatiftir. HEA'lar birden fazla kaynak ile enerji ihtiyacının karşılanabildiği araçlardır. Bu araçların enerji ihtiyacının karşılanabilmesi için yenilenebilir kaynaklardan güneş enerjisi ve hidrojen enerjisi en uygun kaynaklardandır. Yakıt hücreleri (FC); hidrojen enerjisini elektrik enerjisine dönüştürebilen komponentlerdir. Yakıt hücreli enerji üretim sistemleri; yüksek verimlilikleri, geleneksel yakıtlara daha az bağımlılığı, iyileştirilmiş yakıt ekonomisi ve düşük emisyon sebebiyle çevreci olması sebebiyle geleneksel içten yanmalı motorlara karşı uygun bir alternatiftir. Özellikle proton değişim membranlı yakıt hücreleri (PEMFC); yüksek güç yoğunluğu ve düşük çalışma sıcaklığı gibi avantajlarıyla dikkat çekmektedir. Güneşten gelen radyasyon enerjisini elektrik enerjisine çevirebilen fotovoltaik (FV) panellerde çevreci bir enerji kaynağıdır. Günümüzde bu alanda çeşitli çalışmalar yapılsa da FV paneller şürüş için yeterli enerjiyi tek başına sağlayamadığından uzun sürüş koşullarında tek enerji kaynağı olarak kullanılması uygun değildir. Bu sebeple sürüş menzilinin ve enerji verimliliğinin arttırılması için yakıt hücresi ile birlikte kullanılabilir. Yakıt hücresi ile çalışan HEA'larda, uzun sürüş koşullarında gereken enerjinin sağlanabilmesi ve fazla enerjinin depolanabilmesi için batarya da kullanılmaktadır. Ancak birden fazla kaynağın kullanılması durumunda aracın verimli çalışabilmesi için enerji yönetimi ve optimizasyonu gerekmektedir. Bu sebeple enerji veriminin arttırılması için HEA'lar üzerine daha fazla çalışma yapılmalıdır. Bu tez çalışmasında, enerji kaynağı olarak PEMFC, FV panel ve batarya kullanan bir hibrit elektrikli araç modellenmiştir. Araçta tahrik sağlanabilmesi için kalıcı mıknatıslı senkron motor (KMSM) kullanılmıştır. Araç Matlab Simulink yazılımı ile modellenmiştir. Modellenen HEA'da kullanılan komponentlerin daha verimli çalışabilmesi amacıyla Oransal-İntegral (PI) kontrolcüler tasarlanmıştır. Birincisi sürücü modelinde çevrim hızının takip edilebilmesi için, diğeri KMSM modelinde hız takibi için ve sonuncusu ise yakıt hücresi için kullanılan doğru akım-doğru akım (DA-DA) yükselticide akım kontrolü için PI kontrolcüler tasarlanmıştır. HEA, karayolu yakıt ekonomisi testi (HWFET) sürüş çevriminde simule edilmiş ve çevrim hızının takip edilmesi amaçlanmıştır. HEA için gerekli enerjinin kesintisiz sağlanması, pil ömrünün iyileştirilmesi ve sürüş menzilinin arttırılması için enerji yönetimi geliştirilmiştir. Böylece farklı koşullarda araç komponentlerinin nasıl çalışacağı test edilmiş ve sonuçlar incelenmiştir.
Elektrikli araç şarj istasyonlarının akıllı şebekelerle entegrasyonunun sağlanması ve bu istasyonların şebekeye getireceği yükün incelenmesi: Bursa örneği
Bu tez çalışmasında akıllı şebekeler incelenmiş, örnek akıllı şebeke mimarisinden bahsedilmiş, akıllı şebekelerin hangi alanlardan beslendiği, akıllı şebekeler ile klasik şebekeler arasındaki farklar gösterilmiş, akıllı şebeke bileşenleri ve akıllı şebeke kavramları, mikro şebeke kavramı ve yenilebilir enerji kaynaklarının akıllı şebeke teknolojisindeki yeri anlatılmaya çalışılmıştır. Tezin devamında elektrikli araçların geçmişinden ve günümüzde elektrikli araç teknolojisinin geldiği güncel durumdan bahsedilip, elektrikli araç türleri gösterilmiştir. Elektrikli araç bileşenlerinden batarya, elektrik motoru, güç sistemlerinden ve elektrikli araç şarj istasyonlarının tipleri gösterilmiş, batarya teknolojisinin gelişimine yer verilmiş, V2G teknolojisi ile akıllı şebekeler ile entegrasyonu anlatılmıştır. Tez çalışmasında ayrıca elektrik yük tahmininde kullanılan yöntemlere yer verilmiş ve günümüzde popüler olan yapay zekâ tabanlı yük tahmin modellerinden yinelemeli sinir ağlarından bahsedilmiştir. Tezin son bölümümde ise, Bursa ilinde belirlenen pilot bölgede mevcut şebeke modelinin "CYME" programı ile modellenmiştir. Bölgede bulunan dört trasformatörün verileri ayrıntılı olarak incelenerek mevcut yük durumu grafiklerle açıklanmaya çalışılmıştır. Elektrikli araçların pazar payının %5, 10 ve 20'si olması durumunda transformatörlerde oluşabilecek yüklenmeler model üzerinde örnek elektrikli araç güç değerleri eklenerek tekrar modellenmiş, elde edilen çıktılar gösterilmiştir. Elektrikli araçların sayısının %5 artması durumunda kısa ve orta dönem de oluşabilecek elektrik enerji talebi yinelemeli sinir ağı modeli ile tahmin edilmeye çalışılmıştır. Ayrıca, bu tez çalışmasında akıllı şebekeler ile elektrikli araçların entegrasyonunu sağlamak için şarj istasyonu enerji yönetim yazılımı yapılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde, elektrikli araçlar pazar payının mevcut araçlar içindeki oranın her geçen gün arttığı bilinmektedir. Elektrikli araçların da ileride akıllı şebekelerin bir parçası olacağı öngörülerek bundan dolayı mevcut şebekelerin enerji akışının kaliteli ve sürdürülebilir olması, ayrıca enerjinin kullanılması ve çevreci olması için. için akıllı şebeke teknolojisine dönüştürülmeye başlanması gerekmektedir. Akıllı şebeke teknolojisine geçiş için harcanacak kaynakların, ileride enerji talebinin sürekliliğini, yenilebilir enerji kaynaklarının elektrik şebekeleri ile kolay uyum sağlanmasını ve elektrikli araçların sisteme daha güvenilir biçimde entegre edilerek, elektrikli araçların şebekeye getireceği fazla yüklerin daha sağlıklı yönetilerek daha büyük zararların önüne geçilmesi sağlanmış olacaktır.
Akıllı arıza koruma ve güç akışı kontrol fonksiyonlarına sahip bir elektrikli araç şarj cihazının şebekeden-araca ve araçtan-şebekeye etkileşimli şekilde geliştirilmesi
Fosil yakıtların doğaya olumsuz etkileri, artan akaryakıt fiyatları ve ülkeler arası savaşlar nedeniyle ülkeler alternatif yakıtlı ulaşım araçlarına yönelmişlerdir. Buna en iyi örnek elektrikli araçlardır. Elektrikli araçların kullanımının ve buna bağlı olarak elektrikli araç şarj istasyonlarının hızla yaygınlaşması, elektrik şebekesinde aşırı yüklenmelere ve farklı güç kalitesi problemlerine yol açacaktır. Aşırı yüklenmelerde takviye enerji kaynakları kullanılarak tepe yüklerin traşlanarak enerji talebinin karşılanması gerekir. Araçtan şebekeye (vehicle to grid=V2G) teknolojisi elektrikli araç bataryasındaki enerjiyi şebekeye aktarır. Elektrikli araç (EA) kullanımı, fosil yakıtların kullanımını azaltacak olmasına rağmen elektrik talebini ciddi miktarda artıracaktır. Bu sebeple güç kalitesi problemleri ve şebekedeki aşırı yüklenme sorunları artacaktır. V2G teknolojisi elektrikli araçların şebekeye olumsuz etkilerini azaltarak şebekeye destek verecek bir teknoloji olarak öne çıkmaktadır. Elektrikli araç sahipleri, tepe olmayan saatler süresince, daha düşük enerji fiyatıyla araçlarını V2G teknolojisi ile şarj edebilecektir. Şebeke yükünün en üst seviyeye çıktığı saatlerde de bir evin ihtiyacı olan enerji, elektrikli aracın bataryasından sağlanabilecektir. EA'ların potansiyelini en üst düzeye çıkarmak gelecekte büyük önem taşıyacaktır. EA'ların akıllı şebekeye basit bir geleneksel yük yerine akıllı şarj ve deşarj, yani iki yönlü şebekeden araca (grid to vehicle=G2V) ve araçtan şebekeye V2G çözümleri ile bağlanması bu tez çalışmasında amaçlanmıştır. Çift yönlü güç akışına sahip dönüştürücülerin literatürde çok sayıda ve farklı çalışma örnekleri mevcuttur. Şebekeden aracın bataryasını şarj etmek ve bataryadan şebekeyi besleyebilmek için kullanılan elemanların sayısı ve çeşidi, devrenin ekonomik ve zaman maliyeti ve karmaşıklığı yönünden önemlidir. Bu yüzden kullanılan eleman sayısının az tutulması amacıyla hem şebekeden araca hem de araçtan şebekeye güç akışı aynı devre üzerinden sağlanmaktadır. Devrede kullanılacak anahtarların sayısı arttıkça kontrol devresi ve kontrol yöntemlerinin karmaşıklığı da artacaktır. Bu tezde, çift yönlü enerji akışına sahip tek fazlı bir AA-DA dönüştürücü devresinin tasarımı ve uygulanması incelenmiştir. AA-DA dönüştürücü, bir şarj cihazı prototipi olarak kullanılmıştır. Şarj cihazı, IGBT ve diyotlardan oluşan H-köprüsü ve devamında düşürücü dönüştürücü ile yükseltici dönüştürücü devrelerinin aynı devre üzerinde bağlanması ile yapılmıştır. Uygulama olarak V2G modunda DA tarafında DA kaynağı olarak DA güç kaynağı ve G2V modunda çıkışta DA yük olarak rezistif reosta, G2V modunda AA tarafta da AA kaynak olarak güç şebekesi ve V2G modunda çıkış yüksüz olarak uygulanmıştır. Şarj cihazının şebeke kısmına koruma fonksiyonu olarak harici bir akıllı koruma devresi tasarlanmış ve uygulanmıştır. Yapılan çalışma ile akıllı koruma fonksiyonu olarak akıllı kesici (AKES) ve AA-DA doğrultucu dönüştürücü, düşürücü dönüştürücü, yükseltici dönüştürücü ve DA-AA dönüştürücü devreleri tek hat üzerinde bağlanarak senkronize edilmiş ve iki yönde de enerji akışı sağlanmış olup, kompakt bir yapı oluşturularak mevcut litetürdeki çalışmalara göre avantaj sağlanmıştır. AKES ile giriş hattı üzerinden alınan gerilim ve frekans değerleri ESP8266 WiFi modülü kullanılarak internet ortamına aktarılmıştır. G2V-V2G devresine ilişkin çalışma simülasyonları Matlab-Simulink ortamında gerçekleştirilmiştir. Uygulama aşamasında anahtarlamalar sinyal jeneratörü ve Arduino platformu, akıllı koruma fonksiyonları da Arduino platformu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasında önerilen yapı ile şebekeden-araca ve araçtan-şebekeye güç aktarabilen ve akıllı koruma fonksiyonlarına sahip, EA şarj istasyonları ve şebeke ile güvenli şekilde bağlanabilecek bir prototip sistem geliştirilmiştir. Önerilen yapının pratikte yüksek akım ve güçlerde geliştirilecek modelleri ile prototip sistemin yüksek batarya kapasitesine sahip EA'lar için de uygulanabileceği düşünülmektedir.
Kendi elektriğini üretebilen tam otonom elektrikli araç şarj istasyonu tasarımı
Enerji sektörünün gelişmesi ile birlikte elektrik üretimi ve dağıtımı daha karmaşık hale gelerek kontrolü zorlaşmıştır. Bu zorluğun üstesinden gelmek için de dijitalleşme çalışmaları bu sektörde de kendini göstermeye başlayarak SCADA Kontrol Sistemleri olarak devreye girmiştir. Scada kontrol üniteleri doğrudan elektrik üretim makinelerinin üzerinden kontrol edilebildiği gibi uzaktan da kontrol edilebilmektedir. Bu sistemlerde bir operatör yardımıyla makine dijital olarak kumanda edilerek Scada sistemine önceden tanımlanmış olan sınırlamaları geçmeyecek şekilde güvenli bir sistem kontrolü sağlanmaktadır. Bu sistemlerde hem elektrik üretimi için gerekli olan işlemler hem de elektrik üretim miktarı gözlenebilmektedir. Dijital sektörün daha da gelişmesinden kaynaklı ülkemizde yeni yeni kullanıma alınan dijital elektrik sayaçları ile birlikte anlık olarak tüketilen yani şebekeden çekilen elektrik miktarı gözlenebilmektedir. Bazı büyük şehirlerde bu anlık tüketim değerlerine göre Scada teknolojisiyle kontrol edilerek gerekli olan ihtiyaç miktarı kadar elektrik üretimi ve dolayısıyla da dağıtımı geçekleşmektedir. Ülkemizde daha çok bankacılık sektöründe kullanılan ancak elektrik üretim ve dağıtım amaçlı olarak da kullanılabilecek blockchain adlı blok zincir teknolojisi de bulunmaktadır. Bu teknoloji ile birden fazla yerden veri alınarak işlenir ve daha sonra burada işlenen veri diğer işlemlerle birleşerek aynı bir zincir halini alır. Başka bir deyişle her bir veriyi blok olarak adlandırırsak bunların bir araya gelmesi de blok zinciri oluşturur. Elektrik üretim ve dağıtım sektöründe bu teknolojinin kullanımı birden fazla binadan alınan tüketim verisi ile üretim verisi eşleştirilerek elektrik tüketiminden daha fazla elektrik üretiminin yapılmasının önüne geçilmektedir. Oluşturmuş olduğumuz şarj istasyonu tasarımıyla burada kullanılan sisteme benzer bir sistem kullanılacaktır. Araçlardan ve tesisten otomatik alınan ve blok zincir teknolojisiyle bulutta depolanan verilerin yardımıyla hangi aracın ne zaman, nerede ve ne kadar elektrik ihtiyacı olduğunu tam olarak tespit ederek gerekli olan elektrik ihtiyacı verimli bir şekilde üretilerek ya da depolanan elektrikten çekilerek sağlayacaktır. Ayrıca kullanıcının isteğine bağlı olarak aldığı elektriğin karbon salınımını belirleyebileceği ve takip edilebileceği bir imkan sağlamaktadır. Böylece karbon ayak izini kontrol altında tutabilmektedir. Burada karbon salınımı yüksek olan şebeke, doğalgaz ile üretilen elektrik ve güneş enerjisi tercihi sunulmaktadır. Sonuç olarak blok zincir teknolojisi ile scada sisteminin birleştiği bir tasarım ile oluşturduğumuz araç şarj istasyonu modelinde tamamen otonom bir şekilde araç ve istasyon bilgisi blok zincir teknolojisi ile alınarak tesis için en uygun iş emirleri oluşturur ve bunu scada kontrol sistemine aktarır. Böylece otomatik bir kontrolle elektrik üretim ve dağıtım işlemi gerçekleştirilmektedir. Bu sayede operatör kontrolünü ortadan kaldırarak daha hızlı, daha güvenli ve daha verimli bir tesis işlemine ortam sağlamakla birlikte karbon ayak izinin takip edilmesini de kolaylaştırmaktadır.
Control of DC-Bus power with ultracapacitor on series hybrid vehicles: Design, analysis and simulation
Technology; focuses on development of systems which minimize Carbon release with the aim of reducing Global Warming effects. The hybrid vehicles researches are growing to reduce the dependence of the fuel sources and to minimize the Carbon release.In this project on extensive literature survey on Hybrid vehicles is performed, vehicle topologies and control strategies are emphasized.In the second part of this project, the series hybrid vehicle is modeled and the affect of ultracapacitor to the performance parameter of vehicle with various driving cycles are observed in detail.In this project, DC-Bus and its components of series hybrid vehicle (Batteries and Ultra Capacitors) are modeled. Efficiency increase of the system is proposed by controlling power transfer on the DC-Bus. Thus the fuel consumption efficiency is increased by controlling the Engine start-up. Furthermore efficient storage and usage of electric energy from additional sources and generators is performed.Series Hybrid Vehicle performance is simulated in Matlab/Simulink for different cases. Simulation results are compared in order to evaluate performance of the system.
Design, analysis and optimization of chassis for an electric vehicle
The purpose of this study is to design rigid and lightweight chassis for an electric vehicle. Design criteria and constraints are obtained from the TÜBİTAK electromobile racing rules. Various chassis types with different geometries are considered and 18 units of chassis are designed using computer aided design (CAD) software. Designs are analysed using finite element analysis (FEA) software and performance characteristics are parametrically and structurally optimized. Final design has aluminium 5042 H¬-19 space frame structure type and weighs 28.163 kg. Maximum von-Mises stress of the design is 15.465 MPa and the value is far below the material's yield strength of 345 MPa. Torsional stiffness value of the chassis is generated from the result of 2.495 mm maximum torsional deformation and calculated as 1828.289 Nm/deg.
Elektrikli araçlarda sistem güvenliğinin arttırılması
Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte araçlar ve otomotiv elektroniğinde bir değişim süreci yaşanmaktadır. Bu doğrultuda elektrikli araçların hayatımızdaki yeri artmış, gelişmiş elektronik cihazlar, akıllı araç özellikleri, gelişmiş sürücü destek sistemleri gibi özellikler ve cihazlar otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Araçlarda kullanılan Elektronik Kontrol Ünitelerinin (ECU) sayıları artmakta, bu kontrol ünitelerine ek olarak çok sayıda ekran, modem, bilgi-eğlence sistemleri, gelişmiş sürücü destek sistemleri gibi elektronik bileşenler ve özellikler elektrikli araçlarda yerini almaya başlamıştır. Tüm bu özellikler ve elektronik bileşenler beraberinde birçok sensör ve ECU kullanımını gerektirmektedir. Sensörlerden gelen yüksek güvenlik seviyesindeki veriler, farklı haberleşme protokolleri üzerinden denetleyicilere taşınmakta ve denetleyiciler tarafından işlenmektedir. Bu yüksek güvenlikli veriler dışarıdan manipüle edilerek, aracın kritik özellikleri (direksiyon, gaz pedalı, fren, kilit, vb.) kontrol edilebilmektedir. Bilgi-eğlence (infotainment) ve bağlanabilirlik (connectivity) özelliklerinin gelişmiş versiyonlarının araçlarda yer alması ile birlikte araçlar dış birimler ile haberleşebilir duruma gelmiştir. Araçtan her şeye (V2X) ve ECU yazılım güncellemeleri için havadan (OTA) güncelleme gibi özellikler araçlarda kullanılmaktadır. Bulut ve internetten araca alınan veriler, araç içi ağındaki bazı ECU'lar tarafından kullanılmakta ve araçtaki bazı kritik özellikleri kontrol etmektedir. Bu durumda hem dış haberleşme hem de araç içi haberleşme güvenli bir şekilde gerçekleştirilmelidir. Bu çalışmada, Gelişmiş Şifreleme Standartı (AES) ve Özel Veya (XOR) şifreleme yöntemlerini içeren bir şifreleme mekanizmasına ve kimlik doğrulama fonksiyonuna sahip güvenli bir araç içi haberleşme sistemi tasarlanarak elektrikli aracın sistem güvenliğinin arttırılması hedeflenmiştir. Kontrol Alan Ağı (CAN) ve Evrensel Asenkron Alıcı Verici (UART) haberleşme protokolleri kullanılarak hibrit bir sistem oluşturulmuştur. Şifreleme işlemlerinde rastgele sayılar kullanılarak şifreleme güvenliğinde artış sağlanmıştır. Tüm bu gerçekleştirilen işlemler ile araç haberleşme ağındaki kritik ve önemli verilerin dışarıdan ulaşılabilir, anlamlandırılabilir ve manipüle edilebilir olmaması amaçlanmıştır.
Yenilenebilir enerjinin sürdürülebilir kalkınma üzerine olan etkisi elektrikli araçların SWOT analizi çerçevesinde incelenmesi
Bu çalışma, yenilenebilir enerji ve sürdürülebilir kalkınma arasındaki ilişkiyi derinlemesine inceleyerek, özellikle elektrikli araçlar örneği üzerinden somut bir değerlendirme yapmayı amaçlamaktadır. Günümüzde artan enerji talebi ve fosil yakıtların çevresel etkileri, yenilenebilir enerji kaynaklarının önemini artırmıştır. Güneş, rüzgâr, hidroelektrik, jeotermal ve biyokütle gibi yenilenebilir enerji kaynakları, düşük karbon salınımı ve çevresel sürdürülebilirlik açısından kritik rol oynamaktadır. Sürdürülebilir kalkınma, ekonomik büyüme, çevresel koruma ve toplumsal refahı dengeleyen bir yaklaşım olarak öne çıkmaktadır. Elektrikli araçlar, fosil yakıt tüketimini azaltarak sürdürülebilir ulaşım çözümleri sunarken, bu dönüşüm süreci altyapı, batarya geri dönüşümü ve teşvik mekanizmaları gibi çok yönlü gereksinimleri beraberinde getirmektedir. Tez kapsamında, yenilenebilir enerji politikalarının ekonomik, sosyal ve çevresel etkileri analiz edilerek, farklı ülkelerin enerji stratejileri karşılaştırılmıştır. Elektrikli araçların sektörel değerlendirmesi SWOT analizi ile ele alınarak güçlü ve zayıf yönleri, fırsatlar ve tehditler sistematik bir şekilde ortaya konulmuştur. Araştırmada, literatür taraması ve uluslararası kuruluşlardan elde edilen istatistikler ışığında, yenilenebilir enerji ve sürdürülebilir kalkınma arasındaki etkileşimin kapsamlı bir çerçevesi sunulmuştur. Sonuç olarak, enerji dönüşüm sürecinde karşılaşılan zorluklar ve fırsatlar değerlendirilmiş, politika yapıcılara ve yatırımcılara yönelik stratejik öneriler geliştirilmiştir.
Elektrikli ticari araçlarda rotalama ve şarj istasyonu kuruluş yeri seçimi optimizasyonu
Günümüzde yeşil sektör olma yolunda ilerleyen, özellikle kapıdan kapıya taşımacılık hizmeti sunması sebebiyle en çok tercih edilen ve en yaygın kullanılan taşıma türü olan karayolu taşımacılığında, çevreye daha az zarar verecek araçlar kullanılması yönünde bir eğilim söz konusudur. Alternatif yakıtlı araç olarak tanımlanan bu araçlardan biri de elektrikli ticari araçlardır. Ancak popülaritesi gün geçtikçe artan bu araçların yaygınlaşmasının önünde bazı engeller bulunmaktadır. Araçların sahip oldukları sınırlı menzil, uzun şarj süreleri, şarj istasyonu sayısının az olması, araç satın alma maliyetlerinin yüksek olması bu engellerden bazılarıdır. Bu sebeple tez çalışmasında lojistik ve optimizasyonunun temel konularından olan araç rotalama ve yer seçimi problemleri eş zamanlı olarak Elektrikli Araç Yer Seçimi-Araç Rotalama Problemi başlığı altında elektrikli ticari araçlar için ele alınmıştır. Çalışmada enerji tüketimi, batarya aşınması ve sürücünün çalışma süresi gibi kısıtlar diğer çalışmalardan farklı olarak bir araya getirilerek, elektrikli ticari araçlar için araç rotalarının, şarj istasyonu konumlarının ve şarj istasyonlarının türlerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Problem Karma Tamsayılı Nonlineer Kısıtlı Optimizasyon Modeli olarak modellenmiş, araç satın alma maliyeti, seyahat maliyeti ve araç şarj etme maliyetinin toplamının minimizasyonu amaçlanmıştır. Problemin çözümü için Schneider, Stenger ve Goeke (2014) tarafından geliştirilen veri seti kullanılmıştır. Problem boyutunun büyük olması ve nonlineer kısıt içermesi sebebiyle problemin kesin çözüm yöntemleri ile çözümü elde edilemediğinden çözüm için metasezgisel yöntemlerden biri olan Genetik Algoritma yöntemi kullanılmıştır. Mevcut çalışmalar incelendiğinde, problemin birçok kısıtı bir araya getirmesi, genetik algoritma kullanılarak çözülmüş bir probleme rastlanılmamış olması, Türkçe literatürde bu konuda yapılan çalışma sayısının az olması sebepleriyle literatüre katkıda bulunulacağı düşünülmektedir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde önerilen genetik algoritmanın çözüm süresi açısından makul sürelerde çözüm verdiği, gerçekçi enerji tüketim fonksiyonu kullanıldığından enerji tüketiminin daha az olduğu ortaya çıkarılmıştır. Ayrıca matematiksel modelde araç sayısı kısıtlanmamasına ve eklenen farklı kısıtlara rağmen küçük boyutlu örnek problemlerde kesin yöntemlerle çözümle kıyaslandığında birçok problemde aynı sayıda veya daha az sayıda araç çıkarıldığı gözlemlenmiştir. Problemde şarj istasyonu yeri olarak müşterilerin konumları da seçilebildiğinden, çözümde şarj istasyonu konumu olarak çoğunlukla müşteri konumlarının seçildiği görülmüştür.
Electric vehicle battery management system using bluetooth low energy technology
Wireless Battery Management Systems (WiBMS) became a great topic of interest for researchers recently, as it seems a viable substitution for conventional wire-based BMS. While the conventional BMS faces quite severe problems including safety concerns like electric faults and wire connection complexities that cause added weight and higher costs for manufacturing and maintenance, wireless-enabled BMS offers an alternative solution to these problems. This thesis work discussed problems that challenged conventional battery management systems and explained why WiBMS is a solution. A Bluetooth Low Energy (BLE) based wireless BMS was developed. A VDA battery module of 12 cells with 44.4V voltage, battery capacity of 156 Ah and energy capacity of 6.96 kWh is used. Two BLE-enabled microcontrollers named CC2640R2F have been used for wireless interfacing. BQ76PL455A-Q1 ASIC was used to monitor and gather voltage data from the battery modules. The code for the Bluetooth stack as well as Real Time Operating System (RTOS) running on CC2640R2F MCU was developed on Code Composer Studio (CCS) development environment by Texas Instruments (TI). The Bluetooth LE stack implements the communication link between the two MCUs. One MCU functioning as a slave or peripheral connected to the BQ76PL455A-Q1 device reads the voltage data from the battery module and sends it to the other master or central MCU over BLE. In all cases, all data sent from the slave MCU to the central one was successfully transmitted and no data loss was observed. It was suggested that further research should be done about this research area as it has a promising future for improving BMS for EVs.
Implementation of active cell balancing circuit for battery management system in electric vehicles
In electric vehicles (EVs), a battery management system (BMS) is used to prevent the harmful effect of intercellular imbalance in the battery pack consisting of many cells, to improve the pack capacity and to keep the cells in a safe operating range. Battery balancing system (BBS) is designed to eliminate imbalances between cells and keep the SOC or terminal voltage of each cell equal. The performance of BBS is expressed by the available capacity and balancing speed at the end of balancing. The increase in balancing speed and efficiency is largely dependent on the balancing control strategy. In this thesis, control strategies are proposed for two different active balancing topologies. In the first of the proposed designs, an optimal balancing control strategy for a single flyback converter- based cell-to-pack balancing topology is developed to minimize balancing time and maximize the balancing efficiency. While the shortening of the balancing time provides a safer battery use, the usable capacity of the battery increases with the increase in efficiency. This means longer ranges for electric vehicles. In the second of the designs, a novel balancing control strategy for a multiple flyback converter-based cell-to-pack-to-cell balancing topology is developed to minimize balancing time and maximize the balancing efficiency. With the proposed control strategy, the switching losses and the charging losses in the balancing circuit are minimized by ensuring the use of the power circuit with minimum time.
Genetik algoritma ile dağıtım şebekesinde elektrikli araç şarj süresi optimizasyonu
Elektrikli araçlar çevre dostu olması, fosil yakıtlara bağımlılığı azaltması ve yakıt ekonomisi sebebi ile birçok ülke tarafından teşvik edilmekte, bu da araç kullanıcıların ve araç üreticilerinin ilgilerini her geçen gün arttırmaktadır. Şuan için sayısı az olsa da giderek artan, 2040 yılında trafikteki toplam araç sayısının %58'ini kapsayacağı öngörülen elektrikli araçlar, avantajlarının yanı sıra bazı sorunları da beraberinde getirmektedir. Elektrikli araç şarj istasyonlarının mevcut dağıtım şebekelerine bağlantısı; gerilim düşümü, frekans dalgalanması, şebeke çökmesi gibi olumsuz etkilere sebep olacaktır. Bu çalışmada Elektrik şebekelerinin kapasite değerleri, şebeke yük eğrilerinin saatlik değişimleri gibi çoklu değişkenler içeren karmaşık problemlerin çözümü için sadece amaç fonksiyonuna gerek duyan ve olasılık kurallarına göre çalışan Genetik Algoritma, optimizasyon yöntemi olarak kullanılmıştır. Genetik Algoritmalar doğal seçim ilkelerine dayanan bir optimizasyon yöntemidir. Çözüm uzayının tamamını değil belirli bir kısmını tarayarak etkin bir arama yapar ve daha kısa sürede çözüme ulaşır. Bu tezde, Genetik Algoritma ile şarj istasyonlarının optimum yük profilleri oluşturulmuş, koordine edilmemiş yük profilleri ile test fideri üzerinde kıyaslamaları yapılmıştır.
Development and management of a fuel cell/battery/ultra-capacitor hybrid system through a multi-phase multi-input converter
Increasing environmental concerns, unstable oil prices, and advancements in the technology of batteries have accelerated studies on electrical vehicles (EVs). Moreover, environmentally friendly and cost-effective energy production makes a great contribution to EV research. Unfortunately, recent batteries fail to meet the dynamic profiles of EVs owing to their low power density. Moreover, their limited energy densities result in a low range on a full charge. Long charging times of batteries are another issue with batteries. To overcome the aforementioned problems, the utilization of hybrid power systems (HPSs) in EVs has been offered in the literature. For example, the battery/ultra-capacitor (UC) HPSs allow building systems with high power/energy density and longer battery life. Moreover, through a fuel cell (FC) system, the travel range can be extended in an environmentally friendly and economic way. HPSs classes are mainly: passive and active. The passive HPSs have no power electronics converter; thus, these systems are simple, economic, and efficient; however, they cannot control source energies fully. Conversely, in the active HPSs, the power electronics structures, which can be classified as single-input converters (SICs) and multi-input converters (MICs), are used to process the power. Separate SICs for each input are used in the multiple converter approach in which high cost, complex design, and control difficulties are expected. Alternatively, HPSs having MPCs offers many advantages; such as compact design, low component count, and high energy density. Additionally, MICs can be designed as having single-phase or multi-phase. The parallel legs that ideally split the power equally in multi-phase MICs (MPMICs) help to build efficient HPSs having many advantages in terms of filter requirements, inductor sizes, electromagnetic interference, and thermal management in spite of the increased complexity and cost. This thesis aims to develop a FC/battery/UC HPS by a single dc-dc converter which is a MPMIC. The source energies in this HPS are controlled by a fuzzy logic-based energy management strategy (EMS) to assure a sustainable operation. In this thesis, the proposed HPS along with the developed EMS is first analyzed, then it is tested via a simulation study.
Hafif elektrikli araçlarda kablosuz şarj sistemleri için ekranlama tasarımı ve optimizasyonu
Otomotiv endüstrisine odaklanan elektrikli araç (EA) teknolojileri hızlı bir ilerleme içerisindedir. Bunlardan biri de şarj teknolojileridir. EA'ların şarj teknolojilerini temaslı ve temassız olarak iki alt başlıkta toplayabiliriz. Temassız şarj sistemleri genellikle elektrik alan (kapasitif) veya manyetik alan (endüktif) prensiplerine dayalı yöntemlerle çalışır. Bu yöntemle belirli bir mesafeden (100-300 mm) %80'in üzerinde verimle EA'ların akü şarj gereksinimlerine uygun temassız güç aktarımı yaparlar. İndüktif güç aktarımı (İGA), diğer yöntemlere kıyasla daha düşük frekanslarda (20-250 Khz) gerçekleştirilebilir. Bu nedenle günümüzde araştırmacılar ve ticari üreticiler tarafından en çok tercih edilen güç aktarım yöntemidir. Ancak bu yöntemde güç aktarımı sırasında oluşan elektromanyetik saçılımlar canlılar için tehlikeli olabilir. ICNIRP standartlarına göre 0,8-150 Khz çalışma frekansında insan vücudunun maruz kaldığı manyetik akı miktarının 27,30 µT'yi aşmaması gerekir. Bunun için de İGA sisteminde aktif ve/veya pasif ekranlama yöntemi yapılmalıdır. Bu çalışma kapsamında, bir İGA sisteminin araç şasesine monte edilen sekonder taraf için ekranlama yöntemlerinin etkinliği ve alüminyum ekranlama ile birlikte ferit nüve kullanımı incelenmiştir. Aynı güç aktarım performansında; bisiklet şasesinde oluşabilecek demir kayıplarını azaltan ve ICNIRP standartlarına uygun ekranlama tasarımında etkili parametrelerin tespiti Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) ile yapılmıştır. Taguchi L9 ortogonal dizisi ile tasarımda ki parametreler optimize edilmiştir. Anahtar sözcükler: Aktif ve pasif ekranlama, İndüktif güç aktarımı, Taguchi optimizasyon yöntemi, Temassız şarj sistemleri
Sıvı soğutmalı batarya termal yönetim sisteminin tasarımı ve deneysel incelenmesi
Elektrikli ve hibrit elektrikli araç sektöründe, araç performansına direkt etki eden batarya sistemleri üzerinde birçok araştırma ve geliştirme çalışması yapılmaktadır. Bu bağlamda batarya paketlerinde şarj/deşarj anında meydana gelen ve kontrol edilemediğinde pil hücrelerine ciddi derecede zarar veren sıcaklık sorunu üzerine odaklanılmıştır. Bahsedilen bu sorunun aşılması adına batarya termal yönetim sistemleri hayati bir öneme sahiptir. Bu tez çalışmasında, 18 adet silindirik lityum iyon pillerden oluşan batarya paketi, 1,5 mm et kalınlığındaki bakır plakalardan imal edilen S tipi bir sıvı soğutma kanalı içerisine yerleştirilerek sıvı soğutmalı batarya termal yönetim sisteminin soğutma performansı üzerinde deneysel bir araştırma yapılmıştır. Batarya paketinin şarj ve deşarj deneylerinde, 15 °C, 25 °C ve 35 °C başlangıç sıvı giriş sıcaklıklarının, 475 ml/dk, 625 ml/dk ve 790 ml/dk sıvı akış hızlarındaki soğutma performansları incelenmiştir. Adyabatik bir deney ortamı sağlanamamış olmasından dolayı sıvı giriş sıcaklığının etkisi hakkında net bir sonuç elde edilememesine karşın, 15 °C – 25 °C arasındaki giriş sıcaklıklarının paket homojenliğine ve maksimum sıcaklığın düşürülmesine katkıda bulunabileceği çıkarımı yapılmıştır. Soğutma performansı açısından 15 °C başlangıç sıvı giriş sıcaklığı ve 790 ml/dk sıvı akış hızı kombinasyonunun en etkili sonuçlara sahip olduğu görülmüştür. Bu koşullarda batarya paketi ortalama sıcaklığı, maksimum sıcaklık ve maksimum sıcaklık farkı değerleri yaklaşık olarak sırasıyla % 39,35, % 39,75 ve % 62,10 oranında azaltılmıştır. Güç tüketimi ve soğutma performansı bir arada değerlendirildiğinde ise en verimli kombinasyonun 15 °C başlangıç sıvı giriş sıcaklığı ve 625 ml/dk sıvı akış hızı olduğu tespit edilmiştir.
Elektrikli araçlar için hava soğutmalı batarya termal yönetim sisteminin tasarımı ve deneysel incelenmesi
Çevre kirliliğinin azaltılması ve çevrenin korunması ile birlikte iklim değişikliğinin en büyük sorunları hafifletilmeye çalışılmaktadır. Çevre kirliliğinin %23'lük kısmı otomotiv sektörüne aittir ve otomotiv sektörü neden olduğu bu kirliliği içten yanmalı motorlar yüzünden gerçekleştirmektedir. Bu sebeple de hem otomotiv üreticileri hem de bilim adamları zararlı emisyonlardan kurtulmak için elektrikli araçların (EA) ve hibrit elektrikli araçların (HEA) geliştirilmesi için büyük çabalar harcamaktadırlar. Batarya paketi elektrikli araç ve hibrit elektrikli araçların en önemli aksamını oluşturmaktadır. Hibrit elektrikli araçların bir kısmı ya da tamamı elektrikle çalışırken elektrikli araçlar tamamen batarya paketi ile çalışır. Enerji ve güç yoğunluğunun yüksek olduğu lityum iyon piller, uzun ömürlü ve çevre dostu olmaları nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte düşük ve yüksek sıcaklık değerlerinde performansın düşmesi, pil hücrelerinin dayanıklılığının ve ömrünün tükenmesi, termal kaçaklar nedeniyle oluşan güvenlik riskleri pil paketi için batarya termal yönetim sistemini zorunlu kılmaktadır. Bu tez çalışmasında, silindirik yapıdaki 18 adet lityum iyon pil hücresinden oluşan pil takımı ve üç farklı modelin (arka ve yan tarafların açık olduğu model, arka tarafın açık yan tarafların kapalı olduğu model ve arka tarafın kapalı yan tarafların açık olduğu model) bir arada olduğu hava soğutmalı batarya kutusu tasarlanıp imal edilmiştir. İmal edilen bu yapı ile hava soğutmalı batarya termal yönetim sisteminin soğutma deneyleri yapılmıştır. Fanın iki farklı hız değerinde (1,088 ve 0,812 hava akış debisi) kullanıldığı deneylerde pil paketinin şarj ve deşarj durumundaki sıcaklık değerleri incelenmiştir. Batarya kutusunun tasarımında hava deliklerinin portatif yapıda tasarlanması, tek batarya kutusunda farklı modellerin bir arada olmasını sağlamıştır. 25 oda koşullarında gerçekleştirilen deneylerde; hava akış hızının artması, pil paketinin sıcaklık dağılımının daha homojenik bir yapıda olmasını, hava giriş alanının artması ise soğutma performansını artırmıştır. Batarya paketinin ortasında yer alan pil hücrelerinin daha çok ısındığı gözlemlenmiştir. Ayrıca hava akışının doğrusal olması batarya paketi içerisindeki sıcaklık dağılımının daha homojen bir yapıda olmasını sağlamıştır. Bu çalışma ile hava soğutmalı batarya termal yönetim sistemi alanında yapılan çalışmalara katkı sağlamak amaçlanmıştır.
Elektrikli araçlarda yol koşullarına uygun motor seçimi algoritması geliştirme
Günümüzde otomotiv endüstrisi dünyadaki petrol rezervlerinin azalması nedeniyle yakıt tasarrufu sağlamak, hava kirliliğini düşürmek, karbon emisyonunu azaltmak amacıyla elektrikli araçlara yönelmektedir. Batarya ve güç yönetimindeki teknolojik gelişmeler elektrikli araç endüstrisindeki çalışmaları ivmelendirmiş, birçok otomobil firması elektrikli araç üretmiş ve hâlâ da üzerinde çalışmaktadır. Günümüze kadar elektrikli araçlarda farklı elektrik motorları kullanılmıştır. Bu motorlar verimlilik, maliyet, performans, enerji tüketimi gibi faktörler açısından karşılaştırıldığında farklılık göstermektedir. Bu farklılıklar araçlarda kullanılan elektrik motorlarına dayanmaktadır. Bu çalışmada asenkron motor ve sürekli mıknatıslı senkron motor olmak üzere iki motor kullanan bir elektrikli aracın trafikte daha performanslı gitmesi açısından aracın seyir esnasındaki hızına bağlı olarak araçta o an aktif olacak performansı daha yüksek, daha az güç harcayan ve daha az akım çeken motorun seçilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda motorların matematiksel modelleri çıkartılmış ve bu modelleri kullanarak Matlab/Simulink programı sayesinde bir simülasyon oluşturulmuştur. Aracın bulunduğu trafiğin bilgisi kullanılarak aracın hızı belirlenmiş ve o hızda daha yüksek tork üreten ve daha az akım çeken motor seçilmiştir.
The multi-period home health care routing and scheduling problem with electric vehicles
This paper studies the multi-period home healthcare routing and scheduling problem with homogeneous electric vehicles and time windows. The problem aims to construct the weekly routes of healthcare nurses so as to provide a service to the patients located at a scattered geographic area. Some patients may require to be visited more than once in the same workday day and/or in the same workweek. We consider three charging technologies; normal, fast, and super-fast. The vehicles might be charged during the working day at a charging station or at the end of the working day at the depot. The objective is to minimize the total cost of utilizing healthcare nurse, unit energy cost of using charger technology, fixed cost of utilizing a transfer service, and cost of rejecting a patient. We formulate a mathematical model and develop an adaptive large neighborhood search heuristic that has been efficiently crafted to handle specific problem features. We conduct extensive computational experiments on benchmark instances to assess the competitiveness of the heuristic and to deeply analyze the problem.