Elektrikli araç lı-ıon batarya dolum sistemlerindekiharmoniklerin pasif filtre yapılarıyla düzeltilmesi

Bu çalışmada, elektrikli araçlarda kullanılan Li-ion bataryaların şarj sürecinde oluşan harmonik bozulmaların analizi ve adaptif olarak bastırılması amaçlanmıştır. Sabit filtreleme yöntemlerinin, CC-CV (Sabit Akım–Sabit Gerilim) şarj modlarının dinamik yapısına uyum sağlayamadığı bilinmektedir. Bu kapsamda, 400 V gerilim, 11 kW güç ve 50 kWh kapasiteli bir batarya ve şarjı MATLAB/Simulink ortamında modellenmiş ve batarya doluluk oranına (SoC) bağlı harmonik davranış incelenmiştir. Analizler, %0–%50 SoC aralığında (CC modu) harmonik bozulmaların nispeten durağan seyrettiğini, ancak CV moduna geçişle birlikte üst harmonik bileşenlerin ve toplam harmonik distorsiyon (THD) değerlerinin belirgin şekilde arttığını ortaya koymuştur. Özellikle %70–%75 SoC aralığında THD'nin maksimum değere ulaştığı belirlenmiştir. Harmonik spektrumunda en baskın bileşenlerin 5., 7., 9., 11. ve 13. harmonikler olduğu tespit edilmiş ve bu harmoniklerin bastırılması amacıyla pasif LC filtreler tasarlanmıştır. Örneğin, 5. harmonik (250 Hz) için 10 mH endüktans ve 40.5 µF kapasitans değeri belirlenmiştir. Filtre seçimi için, SoC ve harmonik bozulma faktörlerini (DFn) giriş olarak kullanan K-En Yakın Komşu (KNN) algoritması uygulanmış, dört filtre sınıfı tanımlanmış ve bu yapı ESP32 tabanlı bir mikrodenetleyicide gerçek zamanlı olarak test edilmiştir. Sonuçlar, adaptif filtreleme sonrasında THD değerlerinde anlamlı iyileşmeler sağlandığını göstermektedir. Ortalama güç bazında yapılan karşılaştırmada, filtreleme ile enerji verimliliğinde genel olarak %1.23, hızlı şarj bölgesinde ise %0.73 iyileştirme elde edilmiştir. Çalışma, bataryaların şarj sürecinde harmonik üretiminin statik değil dinamik bir yapı sergilediğini ve harmonik yönetiminde adaptif algoritmaların güç kalitesi ile batarya ömrü açısından kritik önem taşıdığını ortaya koymaktadır.