Otonom yük taşıma robotu için batarya yönetim sistemi devre tasarımı, yazılımı ve batarya verilerini IoT teknolojisi ile izleme

Bu tez çalışması otonom yük taşıma robotları için güvenilir, verimli ve uzaktan izlenebilir bir batarya yönetim sistemi tasarımını hedeflemektedir. Otonom araçlar son yıllarda endüstriyel ve ticari uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaya başlanmış ve bu araçların performansı büyük ölçüde batarya sistemlerine bağlı hale gelmiştir. Lityum-iyon bataryaların kullanıldığı bu sistemlerde batarya sağlığının izlenmesi, şarj-deşarj işlemlerinin güvenli bir şekilde yönetilmesi ve hücre dengesinin sağlanması kritik öneme sahiptir. Bu ihtiyaç doğrultusunda geliştirilen batarya yönetim sistemleri bataryaların ömrünü uzatmakta, enerji verimliliğini artırmakta ve güvenli kullanım sağlamaktadır. Tez çalışmasında otonom yük taşıma araçları için yenilikçi bir batarya yönetim sistemi geliştirilmiştir. Bu sistem hem bataryaların güvenliğini sağlamakta hem de kullanıcıların batarya verilerini anlık olarak izleyebilmesini mümkün kılmaktadır. Batarya yönetim sistemi Texas Instruments firmasının BQ76952 entegresi kullanılarak tasarlanmıştır. Bu entegre sayesinde bataryanın gerilim, akım ve sıcaklık değerleri hassas bir şekilde ölçülmüştür. STM32G431 mikrodenetleyicisi bu verileri işleyerek gerekli dengeleme ve güvenlik işlemlerini gerçekleştirmiştir. Sistem IoT tabanlı bir izleme yapısına sahip olup, ESP32 modülü üzerinden Firebase platformuna bağlanarak bulut tabanlı veri aktarımı sağlanmıştır. Bu sayede kullanıcılar batarya verilerini uzaktan takip edebilmekte ve kritik durumlarda hızlıca müdahale edebilmektedir. Yazılım geliştirme aşamasında masaüstü uygulama için "Visual Studio", mobil uygulama için ise "MIT App Inventor" kullanılmıştır. Uygulamalar batarya verilerini kullanıcı dostu bir arayüzde sunmakta, ilerleme çubuğu (Progressbar) ve grafiksel göstergelerle bataryanın şarj durumu, hücre gerilimleri ve sıcaklık değerleri anlaşılır bir şekilde izlenebilmektedir. Ayrıca uygulama üzerinden elde edilen veriler istenildiğinde ek bir çalışma ile bulut ortamında saklanarak uzun dönem analiz yapılmasına olanak tanıyabilir. Dengeleme, kısa devre koruma ve sıcaklık izleme testlerinde başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Termal kamera ile yapılan sıcaklık testlerinde, bataryanın uzun süreli kullanımda dahi aşırı ısınma yapmadığı ve sistemin stabil çalıştığı gözlemlenmiştir. Özellikle dengeleme direncinin sıcaklık artışının 81°C'yi geçmediği ve kritik sıcaklık limitlerinde enerji akışının otomatik olarak kesildiği tespit edilmiştir. Bu çalışma otonom yük taşıma araçları için tasarlanan yenilikçi bir batarya yönetim sistemi sunmaktadır. Sistemin bulut tabanlı izleme ve kontrol özelliği kullanıcıların batarya verilerini anlık olarak takip etmesini sağlamaktadır. Ayrıca standart batarya yönetim sistemlerinde bulunan kritik sıcaklık ve gerilim seviyelerine ulaşıldığında otomatik olarak müdahale edilmesi gibi korumaları da içermesi bataryaların güvenli kullanımını artırmaktadır. Bu yenilikçi yaklaşım ile otonom sistemlerde batarya yönetimi konusunda önemli bir etken olarak sadece kontrolcünün değil kullanıcının da sisteme uzaktan erişerek gerekli aksiyonları almasına olanak tanır. Bu sayede karar mekanizması sadece kontrolcüye bırakılmayarak ek bir önlem alınabilecek sistem tasarlanmıştır.