Yakıt hücresi tabanlı hibrit elektrikli araçta hata önleme ile yeni bir enerji yönetimi ve ekserjik performans iyileştirmesi

Günümüzde yeşil enerjinin kullanımı giderek önem kazanmaktadır. Bu nedenle, düşük CO2 salınımına sahip çevre dostu hibrit elektrikli araçlar tercih edilmektedir. Bataryalı elektrikli araçların düşük menzil problemi, hibrit araçların emisyon salımının istenilen seviyede olmaması yakıt hücreli araçların popülerliğini artırmıştır. Birincil enerji kaynağı yakıt hücresi olan bu araçlar sistem performansını artırmak amacıyla bataryalar ve süperkapasitörlerle birlikte kullanılmaktadır. Yakıt hücresi+batarya, yakıt hücresi+süperkapasitör ve üç enerji depolama birlikte kullanılması en popüler topolojiler olarak sınıflandırılmaktadır. Bu enerji depolama sistemlerinin birlikte kullanımı ile güç dağılımının doğru ve verimli olması için enerji yönetim sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. Enerjinin verimli kullanımı ise ekserji yönetimi ile sağlanmaktadır. Aynı zamanda, yakıt hücreli araçların güvenirliliğini ve sürekliliğini sağlamak amacıyla hataya toleranslı sistemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında yakıt hücresi+batarya, yakıt hücresi+süperkapasitör ve yakıt hücresi+batarya+süperkapasitör topolojileri oluşturulmuştur. Bu topolojilere ve UDDS, HWFET, WLTP ve FTP sürüş çevrimleri uygulanmıştır. Enerji yönetim stratejilerinden olan güç takipçisi kontrol stratejisi ile bulanık mantık kontrol stratejileri her topolojiye uygulanmış ve yakıt tüketimi, güç performansı, enerji verimliliği karşılaştırılması her sürüş çevrimi için yapılmıştır. Ekserji analizi ile enerji analizinde tespit edilemeyen kayıplar belirlenmektedir. Bu nedenle, bu tez çalışmasında hem enerji hem de ekserji analizleri yapılmıştır. Bulanık mantık kontrol stratejisi ve güç takipçisi kontrol stratejisi altında üç topolojide ekserji verimlilikleri ve kayıpları ayrıntılı olarak incelenmiştir. Aynı zamanda, yakıt hücreli araçlarda güvenilir ve kesintisiz çalışma oldukça önemlidir. Sistemin karmaşıklığı sebebiyle olası hatalarda sistemin sürekliliğini bozmamak ve aracın çalışmasına devam etmesi için hata toleransı önemlidir. Bu sebeple bu tez çalışmasında hata senaryolarına göre sistemin tepkileri incelenmiştir. Bu tez, yakıt hücreli araç teknolojisinin daha geniş uygulama alanlarına sahip olmasına, sürdürülebilir ve verimli araçların geliştirilmesine katkı sağlamayı amaçlamaktadır.