Askeri ve normal elektrikli araçlarda yenilenebilir enerji kaynaklı hibrit şarj istasyonu tasarımı
Renewable energy so5urce hybrid charging station design for military and normal electric vehicles
Yazar: FERHAT KUZU
Danışman: DOÇ. DR. ATİLLA ERGÜZEN
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Savunma Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies

Özet:
Sanayi devrimi sonucunda başlayan otomobil serüveni, sürekli artan enerji ihtiyacıyla her geçen gün kendisini daha az enerji tüketen ve daha verimli motorları üretmeye sevk etmiştir. Motor çeşitliliği büyük bir evrim geçirerek içten yanmalı ve elektrik motorları olarak gelişmiştir. Fosil yakıt kullanan İçten yanmalı motorların çevreye verdiği telafisi mümkün olmayan zararlardan dolayı bu motorların ömrü giderek sorgulanmakta ve azalmaktadır. İçten yanmalı motorların olumsuz etkileri günümüzde sıfır emisyon özelliğine sahip elektrikli araçların (EA) giderek yaygınlaşmasına neden olmuştur. İçten yanmalı ve elektrik motoruna sahip olan hibrit araçlarla birlikte sadece elektrik motoruna sahip olan araçların her geçen gün kullanım oranının artması şarj alt yapılarının da önem kazanmasını sağlamıştır.  Bu araçların şarj üniteleri için ihtiyaç duyacağı enerjiyi şebekeden karşılaması büyük bir yük oluşturmaktadır. Şebekelerdeki aşırı yüklenmenin azaltılması amacıyla yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrikli araç teknolojisinde kullanılması kaçınılmazdır. Bu çalışmada askeri ve sivil elektrikli araçların şarj ihtiyaçlarının karşılanması için yenilenebilir bir enerji kaynağı olan güneşle çalışabilen hibrit bir şarj istasyonu tasarımı sunulmuştur.
Şebekeyle birlikte güneş enerjisiyle de çalışabilen bu istasyonun redresör kısmında kullanılan IGBT teknolojisi sayesinde 400 V doğru akım (DC) hızlı şarj ve %95 enerji verimliliğine sahiptir. İstasyonun şarj işlemi sırasıyla: yenilenebilir enerji kaynağından başlamaktadır, kalan kısmı ise aküler veya IGBT doğrultucudan sağlanmaktadır. Uygulamada şarj istasyonunda kullanılan PWM doğrultucu ve DC-DC dönüştürücüye ait ilgili parametrelerin Matlab-Simulink ile simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Hibrit şarj istasyonundaki durum bilgisi ve hatalar internet ağ haberleşme yazılımı ile uzaktan izlenmektedir. İstenilen yere kurulabilmesi, şebekeye bağımlı olmadan çalışabilmesi ve uzaktan kontrol edilebilme özelliğiyle askeri elektrikli araçlar için de bir ayrıcalık taşımaktadır. Sisteme dahil edilen 10,1 inç dokunmatik ekran sayesinde değişikliklerin takibi sağlanmaktadır.

Abstract:
The automobile adventure that began as a result of the industrial revolution has constantly driven itself to produce more energy-efficient and less energy-consuming engines due to the ever-increasing energy demand. Engine diversity has undergone a significant evolution, developing into internal combustion and electric motors. The irremediable damage caused by internal combustion engines using fossil fuels to the environment has led to the increasing questioning and reduction of the lifespan of these engines. The negative impacts of internal combustion engines have resulted in the widespread adoption of electric vehicles (EVs) with zero-emission features. Along with hybrid vehicles that have both internal combustion and electric motors, the increasing usage of vehicles solely powered by electric motors has underscored the importance of charging infrastructures. Meeting the energy needs of these vehicles from the grid creates a significant load. To reduce excessive loading on grids, the use of renewable energy sources in electric vehicle technology is inevitable. This study presents the design of a hybrid charging station powered by solar energy, a renewable energy source, to meet the charging needs of military and civilian electric vehicles. Thanks to the IGBT technology used in the rectifier part of this station, which can work with both the grid and solar energy, it has a 400 V direct current (DC) fast charging capability and 95% energy efficiency. The charging process of the station begins with the renewable energy source, with the remaining part being supplied by batteries or the IGBT rectifier. In practice, the simulation of the PWM rectifier and DC-DC converter parameters used in the charging station has been carried out with Matlab-Simulink. The status information and errors in the hybrid charging station are remotely monitored via internet network communication software. Its ability to be installed at the desired location, operate independently of the grid, and be remotely controlled makes it an exclusive feature for military electric vehicles. A 10.1-inch touch screen included in the system ensures the tracking of changes.