Elektrikli araçlarda kullanılan batarya yönetim sistemlerinin incelenmesi ve örnek bir batarya yönetim sistemi tasarımı
Review of battery management systems used in electric vehicles and an example battery management system design
Yazar: MEHMET GÜRGEN
Danışman: PROF. DR. ERCÜMENT KARAKAŞ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Günümüzde fosil kaynakların aşırı tüketilmesi sonucunda insanlığı tehdit eden sera gazlarına karşı duyarlılığın artması, içten yanmalı motorların enerji kaynağı olan petrol rezervlerinin azalması, enerji fiyatlarındaki artış; enerji ve araç sektörünü yeni arayışlara sevk etmiştir. Bu arayış sonucunda da petrolün keşfinden önce üretilmeye başlanan, sonrasında ise içten yanmalı motorların bazı avantajlarından dolayı rafa kaldırılan elektrikli araçların tekrar ilgi odağı olmasına ve üzerinde yapılan çalışmaların her geçen gün daha da artmasına sebep olmuştur. Bundan dolayı elektrikli araç teknolojisi, içten yanmalı araç üreten firmaların odak noktası haline gelmiştir. Bu hızlı gelişmelerle enerji yönetiminin ve depolanmasının önem kazanması sonucu elektrikli araçların performansını doğrudan etkileyen bataryalar üzerinde yapılan çalışmalar yoğunluk kazanmıştır. Bu durumun sonucunda da elektrikli araçlarda Batarya Yönetim Sistemi (BYS) meydana gelmiştir.
Bu tez çalışmasında Elektrikli Araçlar (EA) ve EA'ların performansına doğrudan etki eden BYS tekniklerinden bahsedilecektir. Bataryalar, pil hücrelerinin seri-paralel bağlanmaları sonucu oluşur. Bunun için pil hücrelerinin gerilim değerlerinin dengeli olması gerekir. Şarj anında paralel bağlanan hücreler kendilerini dengelerken seri hücrelerde bataryanın performansına etki edecek kadar hücre gerilim değerlerinde dengesizlikler meydana gelir. Bu tez çalışmasında bu dengesizliğin önüne geçmek için batarya dengeleme yöntemlerinden pasif dengeleme yöntemiyle çalışan BYS tasarlanmıştır. Tasarımda, diğer pillere göre üstünlüklerinin çok olmasından dolayı EA'larda yaygınca kullanılan Lityum-İyon (Li-ion) teknolojili piller kullanılmıştır. Tasarlanan mikroişlemci kontrollü BYS, bataryanın verimli ve güvenli çalışabilmesi için sıcaklık, akım, gerilim ve kapasite gibi değerleri takip etmektedir. BYS bu önemli bilgileri LCD ekran üzerinden dış dünyaya aktarmaktadır. Ayrıca bu verileri seri haberleşme portu üzerinden bilgisayara aktarılarak gerektiğinde işlenmesi için depolanmasını sağlamaktadır.

Abstract:
The contemporary landscape, shaped by an excess of fossil fuel consumption, heightened concerns over greenhouse gas emissions imperiling humanity, and the diminishing reservoirs of oil the primary fuel for internal combustion engines has propelled both the energy and automotive industries into uncharted territories. This quest has resurrected electric vehicles, once initiated prior to the oil boom but subsequently shelved due to certain advantages held by internal combustion engines. Now, these vehicles have regained prominence, triggering a surge in research and development. Consequently, the realm of electric vehicle technology has captured the attention of companies traditionally focused on internal combustion vehicles. With rapid advancements and the pivotal role of energy management and storage, extensive research into batteries the cornerstone of electric vehicle performance  has surged. This momentum birthed the emergence of the Battery Management System (BMS) within electric vehicles.
This thesis delves into Electric Vehicles (EVs) and the techniques employed by BMS that directly impact their performance. Batteries are structured by interconnecting battery cells in series and parallel configurations, necessitating balanced voltage values across these cells. Although cells connected in parallel self regulate during charging, imbalances in cell voltage values, crucial to battery performance, arise within seriesconnected cells. This study, in a bid to rectify such imbalances, focuses on a BMS employing the passive balancing method one among several battery balancing methodologies. Leveraging the Lithium-Ion (Li-ion) technology  widely favored in EVs for its myriad advantages this design focuses on microprocessor controlled BMS, meticulously monitoring temperature, current, voltage, and capacity. Such vigilance ensures the battery's efficient and safe operation. The Battery Management System (BMS) relays this critical information through an LCD screen, facilitating external access. Furthermore, it establishes a channel for data transfer to computers via serial communication ports, facilitating storage and processing as needed.