Elektrikli bir aracın batarya sisteminin elektriksel modellenmesi

Günümüzde dünya, ulaştırma sektörü de dahil olmak üzere tüm sektörleri etkileyen hızlı bir teknolojik gelişme içerisine girmiştir. Elektrikli araçlar, emisyonların azaltılmasına ve fosil yakıtlara olan bağımlılığın azaltılmasına katkıda bulunan umut verici bir teknoloji olarak kabul edilmeye başlamıştır. Ancak bu araçların geliştirilmesi büyük ölçüde içinde kullanılan batarya teknolojisindeki ilerlemelere bağlıdır. Lityum iyon bataryalar, yüksek enerji yoğunluğu, uzun hizmet ömrü, hafiflik, düşük deşarj oranı, uygun maliyet ve hafıza etkisinin olmaması gibi gelişmiş özellikleri nedeniyle elektrikli araçlarda en çok kullanılan batarya türlerinden biridir. Ayrıca, çevre dostu malzemelerden üretilir, zararlı emisyonlar üretmez ve yüksek bir güvenlik seviyesi sunduğundan, bu da onları elektrikli araçların yüksek performans gereksinimlerini karşılamak için ideal bir seçenek haline getirmektedir. Bu pillerin uygun bir modeli, bir elektrikli araçtaki voltaj tahmini, şarj durumu (SOC) tahmini, güç ve zayıflama analizi, pil ömrü hesaplaması gibi birçok işlemi simüle etmenin yanı sıra kontrol ve optimizasyon stratejileri geliştirmek için de gereklidir. Pillerin modellenmesi ve davranışlarının tahmin edilmesi konusunda pek çok araştırma yapılmış olmasına rağmen hala çözülmemiş bazı sorunlar bulunmaktadır. Bataryalar, modern elektrikli araç sistemlerinde kritik bir bileşen olarak kabul edilmektedir. Bu tezde, elektrikli araç bataryalarının modellenmesi konusu ele alınmıştır. Tez, batarya performansını tahmin etme ve modelleme doğruluğunu artırmak için gelişmiş yöntemlerin uygulanmasına odaklanmakta, böylece bataryaların verimliliği ve güvenilirliğini artırmayı amaçlamaktadır. Bu bağlamda, batarya gerilimini tahmin etmek ve şarj durumunu belirlemek için ikinci dereceden bir transfer fonksiyonu kullanılarak basit ve etkili bir yöntem önerilmiştir. Bu model, bataryaların dinamik davranışını, giriş sinyalleri (akım) ile çıkış tepkileri (gerilim) arasındaki matematiksel ilişkiler aracılığıyla tanımlar. Transfer fonksiyonları deneysel verilerden türetilmiş, geçici ve statik batarya tepkilerini yakalayan doğrusal modeller oluşturmak için kullanılmıştır. Önerilen yöntemin performansı, diğer bir model olan termal eşdeğer devre modeli ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuçları, önerilen yöntemin voltaj tahmininde iyi bir performans sergilediği ve şarj durumunu tahmin etmede de başarılı olduğu, ancak voltaj tahminine kıyasla biraz daha düşük bir doğruluk değeri sağladığını göstermiştir. Şarj durumu sonuçlarını işlemek ve daha doğru sonuçlar elde etmek amacıyla araştırma, modelleme çerçevesine yapay sinir ağlarını, özellikle de yapay sinir ağlarını entegre etmektedir. Yapay sinir ağları, bataryanın davranışındaki doğrusal olmayan ilişkileri ve karmaşık desenleri yakalamak için kullanılmaktadır; bu tür ilişkiler, geleneksel transfer fonksiyonları tarafından tam anlamıyla işlenemeyebilir. Sonuçlar, sinir ağı modelinin, transfer fonksiyonu modeline kıyasla batarya şarj durumunu tahmin etmede üstün doğruluk sağladığını göstermektedir. Son olarak, çalışmanın en önemli bulguları, metodoloji ve sonuçlar bölümünde özetlenmiştir.