State of charge estimation for lithium-based batteries

Bu tez Lityum tabanlı piller için yakınsama performansı ve hesaplama karmaşıklığı dengelenmiş yeni bir SOC kestirim algoritması sunmaktadır. Lityum bazlı piller yüksek enerji yoğunluğuna ve dinamik tepkilere sahip olduğu için endüstride oldukça yaygın olarak tercih edilmektedir. Bu piller, belirli bir hacimde diğer hücre kimyalarına göre daha yüksek kapasite, yüksek C oranlar ve düşük iç direnç sunmaktadır. Fakat lityumun reaktif yapısı ceşitli problemlere yol açmaktadır. Bu kimyasal maddeyi bir paket içerisinde muhafaza etmek, soğutmak, kontrol etmek ve takibini sağlamak oldukça zordur. Bu sebeplerden ötürü Batarya Yönetim Sistemleri hakkındaki akademik çalışmalarda pilin şarj, ömür ve güç durumunun takip edilmesine önemle yer verilmiştir. Bu tezde lityum tabanlı pillerin şarj durumunun yüksek hassasiyet ile takibine odaklanılmştır. Bir pilin açık devre konumunda iken şarj durumu tespiti yapılması oldukça kolaydır fakat yük altındaki bir pilin şarj durumunun kestirilmesinde çeşitli zorluklar ortaya çıkar. Literatürde Kalman tabanlı filtreler, özellikle EKF ve ADEKF, en iyi SOC kestirimi performansını sağlamaktadır. EKF düşük hesaplama karmaşıklığı sunar fakat yakınsama zamanı uzundur. Diğer taraftan, ADEKF kısa yakınsama zamanı sunarken yüksek hesaplama karmaşıklığına sahiptir. Bu tezde bu iki algoritmanın güçlü yönlerini dengeleyen yeni bir PID kontrollü EKF algoritması sunulmuştur. Ayrıca bu tez, yakınsama performansının önemini de vurgulamaktadır.