Modüler ve Akıllı Batarya Yönetim Sistemi

Abstract

Lityum-Iyon piller, Wh/kg spesifik enerji, Wh/l enerji yogunlugu degerlerinin yükselmesiı ve TL/Wh birim maliyetlerinin azalması nedeniyle elektrikli araçların vazgeçilmez enerji kaynaklarından olmustur. Bu çalısmada elektrikli araçlarda kullanılacak Lityum-Iyon pillerden olusan bir bataryanın Batarya Yönetim Sistemi (BYS) ele alınmaktadır. Elektrikli araçlar yolda giderken batarya içerisinde kalan enerjinin hesaplanması çalısmanın ilk bölümünü olusturmaktadır. Laboratuvarlarda Li piller karalı durumda iken yapılan ölçümler ve kestirimler, yolda dinamik durumdaki piller için geçerli degildir. Buna karsın pil hücrelerinin yaslanma davranıslarını anlamak ve ileride yapılacak benzetimde kullanmak üzere, bir dizi laboratuvar deneyi uygulanmıs ve çalısmada sunulmustur. Bu çalısma, araç yolda giderken bataryada bulunan hücrelerin Doluluk Durumu (SoC, State of Charge), Kapasite Küçülmesi (SoH, State of Health) ve Kalan Yasam Süresi (RUL Remaining Useful Life) kestirimlerini sunmaktadır. Bunun için Lityum hücrenin elektrik devre modelindeki (ECM Electric Circuit Model) parametreler (Recursive Least Square) En Küçük Kareler Yöntemi ile hesaplandıktan sonra (EKF) Extended Kalman Filtre yöntemiyle pilin iç gerilimi (EMK) bulunmakta ve daha sonra SoC ve SoH degerleri hesaplanabilmekte, SoH nin degisimi göz önüne alınarak RUL hesabı yapılmaktadır. Bu çalısma içersinde iki tür BYS tasarımı ve gerçeklenmesi yapılmıstır. Bunlar Master-Slave ve FPGA tabanlı BYS tasarımlarıdır. Projede her iki tasarıma iliskin bilgiler sunulmustur. Bu tasarımlar CAN bus üzerinden aracın içindeki diger Elektronik Kontrol birimleriyle (ECU) haberlesebilmektedir. Projenin son bölümü bataryaları laboratuvarda hızlı ve güvenli bir biçimde deneyebilen HIL (Hardware in the Loop) sisteminin olusturulmasıyla ilgilidir. Bu sistemde dSPACE emülatörü kullanılmıs ve gerekli yazılımlar gelistirilerek sistem BYS deneylerini yapabilir hale getirilmistir.