Tekerlek içi elektrik makinesinin farklı sürüş çevrimleri için bulanık mantık denetleyici ile sürülmesi ve rejeneratif frenlenmesi

Abstract

Elektrikli araç bataryaları uzun şarj olma süresi ve düşük enerji yoğunluğuna sahiptir. Bu sebeplerden dolayı elektrikli araçlar hızlı şarj olamaz ve bir şarj ile uzun mesafe kat edemez. Elektrikli araç menzilinin arttırılabilmesi için mevcut enerjinin etkin kullanılması gerekmektedir. Enerji kullanımı düşürülmeli ve kinetik enerji rejeneratif frenleme kullanılarak bataryalara depolanmalıdır. Bu tez çalışmasında elektrikli araçlarda kullanılan TİEM'in (tekerlek içi elektrik makinesi) farklı sürüş çevrimleri için BM (bulanık mantık) denetleyici ile normal sürme, rejeneratif frenleme benzetimi ve deneysel çalışması yapılmaktadır. MATLAB/Simulink'te TİEM normal sürme ve rejeneratif frenleme yapabilecek benzetim modeli hazırlanmıştır. Benzetim modeli ile iki farklı kontrol yönteminin performansları karşılaştırılmaktadır. Deneysel çalışmalar için bir TİEM ile bir DAEM (Doğru akım elektrik makinesi) birbirine kuplajlanmıştır. TİEM normal sürme olarak çalışırken DAEM jeneratör olarak çalışmaktadır. DAEM'in ürettiği enerji bir frenleme direnci üzerinden harcanarak TİEM'e yük oluşturmaktadır. TİEM rejeneratif frenleme ile bataryaları şarj ederken, DAEM motor olarak çalışmaktadır. TİEM deneylerinin yapılabilmesi için MATLAB/Simulink ile gömülü sistem çalışabilen TİEM sürücü geliştirilmiştir. Standart sürüş çevrim hız referansları olan UDC (kentsel sürüş çevrimi) ve ölçeklendirilmiş NEDC (yeni Avrupa sürüş çevrimi) kullanılarak BM denetleyici ile farklı yükler altında TİEM normal sürme ve rejeneratif frenleme deneyleri yapılmaktadır. Sürüş çevrim hız referansları ile BM denetleyicisi kullanılarak TİEM normal sürme ve rejeneratif frenlemenin elektrikli araçlarda uygulanabilir olduğu gösterilmektedir. Rejeneratif frenleme ile referans hız takibinin yapılması bu çalışmanın özgünlüğüdür.

Electric vehicle batteries have a long charge time and low energy density. Because of these reasons, electric vehicles cannot be charged immediately and cannot go long distance with a charge. In order to increase the electric vehicle range, it is necessary to use the existing energy efficiently. Energy usage should be reduced and kinetic energy stored in the battery using regenerative braking. In this thesis, in-wheel electric machine driving, regenerative braking simulation and experimental studies are carried out with fuzzy logic controller for different driving cycles of in-wheel electric machine used in electric vehicles. A simulated model is prepared in MATLAB/Simulink that can perform in-wheel electric machine driving and regenerative braking. The performances of two different control methods are compared with the simulation model. An in-wheel electric machine and a direct current electric machine are coupled to each other for experimental studies. While the in-wheel electric machine is driven, the direct current electric machine works as a generator. The energy produced by the direct current electric machine is consumed over a braking resistor, creating load on the in-wheel electric machine. When charging the batteries by means of regenerative braking, the direct current electric machine works as motor. In order to perform the in-wheel electric machine experiments, the in-wheel electric machine driver has been developed to work with MATLAB/Simulink embedded systems. Using the standard driving cycle speed references UDC (urban driving cycle) and the scaled NEDC (new European driving cycle), the fuzzy logic controller is performing the in-wheel machine driving and regenerative braking tests under different loads. It is shown that the fuzzy logic controller can be used in electric vehicles with driving and regenerative braking with the driving cycle speed references. Performing reference speed follow-up with regenerative braking is the originality of this study.