Batarya - süperkapasitör hibrit sistemlerinde programlanabilir soc ile güç yönetimi
Power management with programmable soc in battery – supercapacitor hybrid systems
Yazar: EŞREF YAVUZ PEKMEZ
Danışman: DOÇ. DR. DİNÇER GÖKCEN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Batarya = Battery ; Dengeleme = Balancing ; Elektrokimyasal piller = Electrochemical cells ; Güç elektroniği = Power electronics ; Güç yönetimi = Power management ; Kondansatör = Capacitor ; Yük dengeleme = Load balancing

Özet:
Günümüzde artan çevresel etmenlerden dolayı fosil yakıt tüketiminin düşük seviyelerde tutulması önem arz etmektedir. Bu bağlamda özellikle otomotiv endüstrisinde elektrikli sistemlerinin kullanımı giderek önem kazanmıştır. Büyük ölçekli sistemlerden düşük boyutlardaki taşınabilir elektronik cihazlara kadar batarya kullanımının yaygınlaştığı aşikardır. Ancak batarya ve enerji depolama sistemlerindeki gelişmeler uygulamaya bağlı enerji yönetim konfigürasyonlarını öne çıkarmıştır. Günümüzde yüksek enerji yoğunluğuna sahip Li-iyon pillerin yanında yüksek güç yoğunluğuna sahip süperkapasitörlerlerin hibrit kullanımı önemli araştırma alanları arasında yer almaktadır. Bataryaların ömrünü uzatmak için tampon işlevi gören süperkapasitörler askeri amaçlar için kullanıma çok uygundur. Süperkapasitörler düşük sıcaklıklarda çalışabilen, şarj imkanının olmadığı veya şarj için yeterli sürenin bulunmadığı durumlarda ihtiyacı karşılayabilen en uygun enerji depolama aygıtıdır. Bu tez çalışması kapsamında süperkapasitör ve Li-iyon pillerinde hibrit kullanım için bir batarya yönetim sistemi ilk kez bir programlanabilir SoC kullanılarak geliştirilmiştir. PSoC, özellikle birçok analog arabirimi içerdiği için batarya yönetiminde oldukça önemli kazanımlar sağlamaktadır. Yapılan deneysel çalışmalarda süperkapasitör ve üç Li-iyon pilin kontrollü şarj-deşarjları yapılmış, piller arasında doluluk oranları muhafaza edilebilmiştir. Geliştirilen yazılımı ve donanım farklı enerji depolama sistemlerinde kullanıma olanak sağlamaktadır.

Abstract:
Keeping fossil fuel consumption at low levels is vital due to increasing environmental issues. In this context, electrical systems have become increasingly important, especially in the automotive industry. The use of batteries is widespread, from large-scale systems to small-sized portable electronic devices. However, developments in battery and energy storage systems have highlighted application-dependent energy management configurations. Today, besides Li-ion batteries with high energy density, hybrid use of supercapacitors with high power density is among the critical research areas. Supercapacitors, which act as buffers to prolong the life of the batteries, are very suitable for military purposes. Supercapacitors are the most suitable energy storage devices that can operate at low temperatures and meet the need in situations where there is no charging opportunity or there is not enough time for charging. Within the scope of this thesis, a battery management system for hybrid use in supercapacitor and Li-ion batteries was developed using a programmable SoC. PSoC provides significant gains in battery management, especially since it contains many analog interfaces. In the experimental studies, controlled charge-discharge of the supercapacitor and three Li-ion batteries was made, and the charge-discharge rate between the batteries could be maintained. The developed software and hardware allow use in different energy storage systems.