Elektrikli araç kablosuz şarj sistemlerinde doğru konumlandırma için kartezyen robot tasarımı
Cartesian robot design for accurate positioning of electric vehicle wireless charging systems
Yazar: KAAN KARAOĞLU
Danışman: PROF. DR. RAİF BAYIR
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Elektrikli araçlar = Electric vehicles ; Enerji verimliliği = Energy efficiency ; Kablosuz sistemler = Wireless systems ; Konum denetimi = Position control ; Konumlandırma = Positioning ; Mekatronik = Mechatronics ; Mekatronik sistemler = Methacronics systems

Özet:
Bu çalışmada, elektrikli araçların kablosuz olarak şarj edilmesi sırasında enerji kayıplarının azaltılması ve verimliliğin arttırılması için kartezyen robot tasarımı geliştirilmektedir. Günümüz ve geleceğin ulaşım teknolojileri arasında üst sıralarda yer alan elektrikli araçlar için şarj sistemleri oldukça önemlidir. Elektrikli araçlar 20. yüzyılın başından beri çalışılmakta, ayrıca sessiz ve temiz sürüş gerektiren birçok uygulamada yerini almış görünmektedir. Bu tez çalışmasında elektrikli araçların statik ve dinamik olmak üzere iki farklı yapıdaki kablosuz şarj yöntemleri incelenmiş, avantajları ve dezavantajları ortaya konulmuştur. Elde edilen veriler doğrultusunda elektrikli araç kablosuz şarj sistemlerinin verim oranını arttırabilecek zeki kablosuz şarj sistemi fikri ortaya çıkmıştır. Elektrikli araçlarda zeki kablosuz şarj sistemi, otonom olarak aracın anlık şarj bilgisini ve konum bilgisini alan, bu bilgiler doğrultusunda da yine otonom olarak aktarılacak gücü belirleyen ve maksimum verim elde etmek adına manyetik alan yöntemini kullanarak şarj pedlerini hizalayan bir sistemdir. Bu tez çalışması sayesinde elektrikli araçların kablosuz şarj edilmesi işleminde bir insana ihtiyaç duyulmadan manyetik alan etkileşimi ile konum takibi yapılmakta, Bluetooth haberleşmesi ile güncel şarj durumu takip edilebilmekte, kartezyen tipi robot ile otonom olarak hizalama gerçekleştirilebilmekte ve bu sayede yer istasyonundan araca aktarılan güçte minimum kayıp ve maksimum verim elde edilebilmektedir. Bu tezde kullanılan yöntemler sayesinde endüstride düşük maliyetli ancak sistem kararlılığı ve kontrol mekanizması zayıf sistemler yerine, yüksek hassasiyet ve düşük hata oranı olan sistemlere geçiş yapılabilecektir.

Abstract:
In this study, a Cartesian robot design has been developed to reduce energy losses and increase efficiency during wireless charging of electric vehicles. Charging systems are very important for electric vehicles, which rank high among today's and future transportation technologies. Electric vehicles have been studied since the beginning of the 20th century, and they seem to have taken their place in many applications that require quiet and clean driving. In this thesis, wireless charging methods of electric vehicles in two different structures, static and dynamic, are examined and their advantages and disadvantages are revealed. In line with the data obtained, the idea of an intelligent wireless charging system that can increase the efficiency rate of electric vehicle wireless charging systems has emerged. An intelligent wireless charging system in electric vehicles is a system that autonomously receives the instantaneous charging information and location information of the vehicle, autonomously determines the power to be transferred in line with this information and aligns the charging pads using the magnetic field method to achieve maximum efficiency.
Thanks to this thesis, the wireless charging of electric vehicles can be performed without the need for a human being by using magnetic field interaction, the current charging status can be monitored via Bluetooth communication, autonomous alignment can be performed with a Cartesian type robot, and thus minimum loss and maximum efficiency can be achieved in the power transferred from the ground station to the vehicle. Thanks to the methods used in this thesis, the industry will be able to switch from low-cost systems with poor system stability and control mechanisms to systems with high precision and low error rates.