Elektrikli araçlarda güvenlik önlemleri
Safety precautions in electric vehicles
Yazar: MERVE YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. HASAN KÜRÜM
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Makinaları Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektrikli araçlar = Electric vehicles ; Elektronik diferansiyel sistem = Electronic differential system ; Görüntü işleme = Image processing ; Kontrol ağları = Control networks ; Sürekli mıknatıslı senkron motorlar = Permanent magnet synchronous motors

Özet:
Son yıllarda teknolojinin gelişimiyle artan araç kullanımı, bazı sorunları da beraberinde getirmiştir. Fosil yakıtlı araçların çoğalmasıyla, yaydığı zararlı gazlar hava ve çevre kirliliğine yol açmaktadır. Bunu ortadan kaldırmak için Elektrikli Araçların (EA) kullanımı önem kazanmıştır.
EA'larda kullanılacak motorların seçimi oldukça önemlidir. Bu motorlardan başarılı kontrol performansı, hızlı moment cevabı ve yüksek verim istenir. Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorlar (SMSM) bu özellikleri karşıladıklarından EA'lar için uygundur ve bu çalışmada da tercih edilmiştir. Gelişen motor tasarımları sayesinde EA'nın ağırlığını azaltmak için motorlar tekerleklerin içine yerleştirilir ve Elektronik Diferansiyel Sistemler (EDS) kullanılmaya başlanmıştır. 
Bu çalışmada, dört tekerlekten tahrikli bir EA için EDS tasarlanarak dinamik modeli oluşturulmuş ve EA'larda güvenlik önlemleri üzerine çalışmalar yapılmıştır. EA'larda yer alan motor, sürücü, batarya gibi tüm donanımın güvenli şekilde kontrol edilmesi oldukça önemlidir. Bunun için Kontrol Alan Ağı (CAN-Bus) protokolüyle sisteme bağlanan tüm işlemci ve sensörler arasında yüksek veri hızında güvenilir bir haberleşme gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan sistemde, her bir SMSM tekerlek içine yerleştirilir ve motorlar bağımsız olarak kontrol edilir. Direksiyon açısına ve aracın hızına bağlı olarak dört SMSM hızları simülasyonlarla ve deneysel çalışmalarla hesaplanmıştır. Araç dinamiklerini de katarak oluşturulan modelde, SMSM'lerin gerçek hızları, EDS'den alınan referans hızlarla karşılaştırılarak bir kontrolör tasarlanmış ve sistemin stabilitesi sağlanmıştır. Önerilen bu kontrol yöntemi, literatürdeki karmaşık yöntemlerden daha basit bir yaklaşım sunmakta ve işlem kolaylığı sağlamaktadır. Daha sonra, gömülü sistem platformları ile kameradan alınan gerçek zamanlı görüntüler işlenmiş ve araca tehlike oluşturabilecek durumlar önlenerek motorlar kontrol edilmiştir. Böylece bu çalışmayla, tüm üniteler arasında sağlam ve hızlı iletişim sağlanarak kararlı ve güvenilir bir sistem tasarlanmıştır.

Abstract:
In recent years, increasing use of the vehicles with development of technology has brought some problems with it. Due to widespread use of internal combustion engine vehicles, harmful gases cause significant environmental pollutions. To eliminate them, use of Electric Vehicles (EVs) has gained importance. 
The selection of the motor to be used in the EVs is very important. Successful control performance, fast torque response, and high efficiency are desired from these motors. Therefore, Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMs) are preferred in this study. Thanks to developing motor designs, the PMSMs are placed into the wheels to reduce weight of the EV and Electronic Differential Systems (EDS) are used.
In this study, a dynamic model of the EV is created by designing an EDS with four In-wheel PMSMs and safety precautions are studied. It is very important to safely control all equipment such as motor, driver, battery in EVs. Hence, Controller Area Network-Bus communication with high baud-rate is used. According to steering angle and speed of the EV, the PMSM speeds are calculated by simulations and experimental works. Then, a controller is designed and actual speeds of the PMSMs are compared with speeds taken from the EDS. This proposed method offers a simpler approach than complex methods in the literature. After, real-time images taken from a camera are processed by embedded system platforms and motors are controlled by preventing dangerous situations for the EV. Thus, a stable and reliable system is designed by providing robust and fast communication between all units.