Elektrikli araçlar için batarya yönetim sistem tasarımı
Battery management system design for electric vehicles
Yazar: İBRAHİM MEHMET HİSAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN TERZİOĞLU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Batarya yönetim sistemi (BYS) bir veya daha fazla hücreden oluşan batarya paketlerinin şarj ve 
deşarj sırasında denetimini ve yönetimini yapan sistemlerdir. Batarya paketlerinde gerilim gibi önemli değerlerin ölçümünü yaparak, optimum değerlerin dışına çıkıldığında sisteme müdahale eden yapılardır. Birden fazla hücrenin bir araya gelerek oluşturduğu sisteme batarya veya batarya paketi denir. Batarya paketleri seri veya paralel bağlı hücrelerden oluşur. Batarya paketlerinde seri bağlantılar gerilimi, paralel bağlantılar çekilebilecek akımı ve kapasiteyi belirler. Bu seri ve paralel bağlı sistemler arasındaki koordinasyonun sağlanması için BYS kullanılır. BYS bir koruyucu gibi davranarak bataryaların o andaki çalışma durumlarını inceleyip her bir pilin pasif dengelenmesini sağlar. Bir batarya şarj cihazı, bataryayı en iyi bir şekilde şarj edebilmek için bataryanın gerilimi gibi bilgilere ihtiyaç duyar. Bir mikroişlemci ve birçok sensörden oluşan BYS, araç üzerinde ve bataryanın yanında bulunur. Mikroişlemci, bataryanın şarj ile ilgili bilgilerini içerir. Sensörler ise bataryanın akım şiddeti, sıcaklık değerleri büyüklüklerini ölçerler.
Bu tez çalışmasında elektrikli araç için düşük maliyetli batarya yönetim sistemi tasarlanmıştır.
Tasarlanan BYS sisteminde LTC 6804 entegresi kullanılarak pasif dengeleme gerçekleştirilmiştir. BYS
sistemi 20 seri 15 paralel olarak tasarlanan batarya paketinde denenmiştir. BYS devredeki gerilim, 
sıcaklık ve akım sensörlerinden alınan verilerin okunması Arduino mikroişlemcisi ile gerçekleştirilmiştir.BYS'nin çalışması 4A, 5.7A, 8,8A ve 10 A olacak şekilde deşarj edilerek 2 A, 4 A ve 8 A 'de piller şarj edilerek ve 2 kW'lık 72V'luk HUB motorun bulunduğu bir elektrikli araç üzerinde farklıhızlarda ve yüklerde 11 adet deney gerçekleştirilerek denenmiştir. Bu deneyler sonucunda BYS sisteminin pil grubundaki her bir pilin dengeli bir şekilde şarj ve deşarj olmasını sağladığı görülmektedir. Gerçekleştirilen bu çalışmayla düşük maliyetli, basit kullanımlı bir BYS sistemi tasarlanmıştır.Batarya grubu farklı akımlarda şarj edilerek BYS'nin şarj durumundaki performansincelenmiştir. Gerçekleştirilen koruma devresi devrede oluşabilecek maksimum akım, gerilim ve sıcaklık değerlerinde ve minimum gerilim değerinde devrenin enerjisini keserek devrenin ve pillerin zarar görmesi engellenmiştir. Gerçekleştirilen bu çalışmayla düşük maliyetli, basit kullanımlı bir BYS tasarlanmıştır.

Abstract:
Battery management systems (BMS) are systems that control and manage battery packs 
consisting of one or more cells during charging and maintenance. They are structures that measure 
important values such as voltage in battery packs and enable system intervention when the optimum 
values are expanded. It is called a system battery or battery pack formed by combining more than one 
cell. Battery capacities vary depending on series or parallel. The series voltage on battery packs 
determines the voltage and capacity that parallel connections can draw. BMS is used to ensure 
coordination between these serial and parallel connected systems. BMS acts as a protector, examining the current operating status of the batteries and providing passive balancing of each battery. A charger needs the battery, such as the voltage of the battery, to optimally charge the battery. Consisting of a microprocessor and many sensors, the BMS is located on the vehicle and next to the battery. The microprocessor contains information about the battery's charge. Sensors measure the battery's current temperature and temperature values. In this thesis study, a low backup battery management system for an electric vehicle is designed. Passive connections were made with the designed BMS system LTC 6804 integrated. The BYS system was tested on 15 parallel battery packs of the 20 series. BMS was carried out with the Arduino microprocessor by reading the data recorded from the voltage, temperature and current sensors in the circuit. The batteries are charged at 2 A, 4 A and 8 A to accelerate the operation of the BMS to 4A, 5.7A, 8.8A and 10 A, and at different speeds and speeds on an electric vehicle containing a 2 kW 72V HUB rotor. 11 experiments were carried out on loads. These results show that it is possible to charge and maintain a balanced charge of each battery in the battery structure of the BMS system. With this study, a low-use, simple-to-use BMS system was designed. Performance of the rechargeable BMS at different currents in the battery group in the charging state. In the protection circuit, damage to the circuit and batteries is prevented by cutting off the energy of the circuit at the maximum current, voltage and temperature values and the minimum voltage value. With this study, a low-usage, simple-to-use BMS was designed.