Prototip bir elektrikli araç üzerinde enerji yönetim sisteminin uygulanması
Application of energy management on a prototype electric vehicle
Yazar: ENES UĞUR
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET UZUNOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Batarya = Battery ; Elektrikli araçlar = Electric vehicles ; Enerji yönetimi = Energy management ; Ulaşım sektörü = Transportation sector

Özet:
Ulaşımda rakipsiz enerji sağlayıcısı olan petrolün kullanımı, kötü çevresel etkileri, artan fiyatları ve tükenme tehlikesi ile karşı karşıya olan rezervleri sebebiyle artık alternatif enerji kaynakları ile değiştirilmek istenmektedir. En güçlü alternatif ise yüksek verimleri ve düşük emisyon değerleri ile elektrikli araçlardır. Elektrikli araçların yaygın kullanımı önündeki en büyük engel ise ana güç kaynağı olarak kullanılan batarya ve yakıt hücrelerinin düşük güç yoğunluklarıdır. Bu nedenle, taşıt uygulamalarında ana güç kaynağının uygun bir enerji depolama ünitesi ile birlikte hibrit kullanımı, genel sistem performansı yanı sıra verimliliği de önemli ölçüde arttırmaktadır. Enerji depolama sistemlerinden biri olan ultrakapasitör sistemlerinin, çok büyük miktarlardaki gücü çok hızlı bir biçimde verebilme ve frenleme enerjisini de verimli bir biçimde kazanabilme kabiliyeti vardır. Bu durumlar göz önüne alındığında, bataryaların ultra-kapasitör sistemleri ile birlikte kullanılması, taşıtların yüksek güç taleplerine cevap verebilecek bir yapı oluşturmaktadır. Burada, uygun bir enerji yönetim sistemi ve iyi tasarlanmış bir kontrol stratejisi hem verimliliği hem de araç dinamikliğini artırmaktadır.Bu tez çalışmasında, batarya ve ultrakapasitör arasında yük paylaşımı sağlayan bir dc-dc dönüştürücü, gerilim düzenleyici PI kontrolör üzerinden kontrol edilmiş ve bu sistem prototip araç üzerinde test edilmiştir. Aracın maksimum güç talebine uygun batarya boyutlandırmasının gerekli olduğu geleneksel tasarım ile karşılaştırıldığında bu yapıda, araçtan aynı performansı almak için çok daha küçük batarya boyutları kullanılabilmektedir. Belirli bir güzergahta seyir eden araçta yük paylaşımı ve dinamik cevap araştırması yapılmıştır.

Abstract:
Growing negative effects on environment, increasing prices every day and depleting of resources are forcing the re-examination usage of petroleum as unrivaled energy provider in transportation sector. The strongest alternative among all technologies is electric vehicles with their high efficiencies and low emissions. The biggest obstacle to widespread use of electric vehicles is low-power densities of batteries and fuel cells which are used as main power supply. Therefore, by hybrid usage of the main power sources with an appropriate energy storage unit, it is possible to achieve higher overall system performances, as well as the efficiencies. Ultra-capacitors, one of the energy storage systems, have the capability to supply high amounts of power swiftly and capturing regenerative braking energy efficiently. Considering the aforementioned issues, utilizing batteries together with ultra-capacitor systems will be efficient to meet high power demands of a vehicle. Besides, a proper power management system and well-designed control strategy applied to battery and ultra-capacitor hybrid system will increase the overall system efficiency and dynamics of the vehicle.In this dissertation, a dc-dc converter provides load sharing between the battery and the ultra-capacitor and it is controlled by the voltage regulating based PI controller. The complete system has been tested on the prototype vehicle. Compared to the conventional design, which requires an appropriate battery sizing for the maximum power demand of the vehicle, the new design uses a much smaller battery size to get the same vehicle performance. Load sharing and dynamic responses are investigated at the vehicle driven on the particular route during tests.