Elektrikli araçlar için batarya yönetim sistemi tasarımı ve geliştirilmesi

Abstract

Elektrikli araçlar günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Elektrikli araçların en önemli sorunu enerji kapasitelerinin sınırlı olmasıdır. Elektrikli araçların bataryasının kullanımları esnasında sürekli olarak izlenmesi gerekir. Bunun için batarya kullanıcıları ve üreticileri batarya yönetim sistemleri (BYS) geliştirmektedir. Bu tez çalışmasında Li-Ion bataryalar için modüler tip batarya yönetim sistemi geliştirilmiştir. Her bir batarya hücresi grubu üzerine bir modül bağlanmıştır. Bu modüller hücrenin gerilim ve sıcaklık değerlerini okumaktadır. Bu veriler konrol alan ağı (CAN) ağı üzerinden ana modüle gönderilmektedir. Sistem CAN ağının haberleşmesine izin verdiği kadar modül sayısı arttırılabilmektedir. Ana modül üzerinde bu bilgiler ile gerçek zamanlı olarak bataryanın şarj durumu (SOC) durumu hesaplanmaktadır. Ayrıca kapasitesi en yüksek ve en düşük hücreler belirlenerek hücreler arası kapasite farklılıkları giderilmektedir. Dengelemede ise pasif hücre dengeleme yöntemi tercih edilmiştir. Hücre geriliminin dengelenmesinde ise bulanık mantık denetleyici (BMD) kullanılmaktadır. Hücreler arasındaki kapasite farklılıkları giderilerek batarya ömrü arttırılmaktadır. Ana modül üzerinden bataryaya ait bilgiler kayıt edilmekte ve kablosuz haberleşme ile uzaktan bir bilgisayara aktarılabilmektedir. Düşük maliyetli ve modüler yapıda geliştirilen bu BYS batarya elektrikli araçlarda (BEA) rahatlıkla kullanılabilir. Araç bataryasını emniyetli şarj ve deşarjını başarı ile kontrol edebildiği deneysel çalışmalarda test edilmiştir.

Electric vehicles are widely used today. The most important problem of electric vehicles is that their energy capacities are limited. Batteries of electric vehicles must be monitored continuously during their use. For this, users and manufacturers of battery are developing battery management systems (BMS). In this thesis study, a modular battery management system was developed for Li-Ion batteries. A module is attached to each battery group. These modules read the voltage and temperature values of the cell. This data is sent in the master module over the Controller Area Network (CAN). The number of modules can be increased as the system allows the CAN network to communicate. With this information on the master module, the state of charge (SOC) of the battery is calculated in real time. Capacity differences between cells are also eliminated by determining the highest and lowest cells. Passive cell balancing is preferred in the balance. When the cell voltage is balanced, a fuzzy logic controller (FLC) is used. Capacity differences between cells are eliminated and battery life is increased. The information about the battery is recorded via the main module and can be transferred to a computer remotely via wireless communication. The low-cost and modularly developed BMS this battery can use to on electric vehicle (BEV) easily. It has been tested by experimental study that the car battery can be successfully controlled for safe charging and discharging.