Elektrikli araçlarda kullanılan lityum iyon batarya sisteminin modellenmesi ve performans analizi
Modeling and performance analysis of lithium-ion battery system used in electric vehicles
- Tez No: 1012582
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ABDURRAHMAN GÜNDAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Otomotiv Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Hibrid ve Elektrikli Taşıtlar Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde elektrikli araç kullanımının artmasıyla, bu araçlarda kullanılan Lityum-İyon (Li-Ion) bataryaların çevresel koşullara bağlı performans değişimleri önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Bu tezde, deşarj akımı ve ortam sıcaklığının batarya performansı üzerindeki kombine etkisi, Panasonic NCR18650BD batarya hücresi modeli üzerinden incelenmiştir. Araştırma kapsamında batarya davranışı, Matlab/Simulink ortamında 0 ℃, 10 ℃ ve 25 ℃ sıcaklıklarda 0,2 C, 0,5 C, 1C ve 2 C deşarj akımlarında modellenmiştir. Bu bağlamda gerçekleştirilen simülasyonlar, Matlab/Simulink ortamında oluşturulan iki farklı batarya modeli üzerinden yürütülmüştür. Bataryanın farklı deşarj akımları altındaki davranışını incelemek amacıyla sabit akım deşarj testleri için bir model oluşturulmuş ve bu modelde 0,2 C, 0,5 C, 1 C, 2 C gibi farklı deşarj hızlarında çalıştırılarak gerilim, akım ve kapasite değişimleri analiz edilmiştir. Ayrıca, bataryanın yük koşullarına bağlı gerilim karakteristiğini değerlendirmek amacıyla sabit dirençsel yük testi için ayrı bir Simulink modeli geliştirilmiş ve 1,2 Ω direnç değeri altında bataryanın deşarj sürecindeki gerilim değişimi incelenmiştir. Her iki model de 0 °C, 10 °C ve 25 °C ortam sıcaklıkları için ayrı ayrı simüle edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, düşük ortam sıcaklıkları ve yüksek deşarj hızlarının batarya performansını olumsuz yönde etkilediğini, bu etkinin hem toplam kapasite hem de gerilim karakteristiği üzerinde belirgin olduğunu göstermektedir. 1,2 Ω direnç altında gerçekleştirilen deşarj testinde bataryanın başlangıç gerilimi 25 °C sıcaklıkta yaklaşık 4,05 V iken, 0 °C ortam sıcaklığında bu değerin 3,75 V seviyesine düştüğü belirlenmiştir. Kapasite açısından bakıldığında ise, 25 °C sıcaklık ve 0,2 C deşarj hızında 3202 mAh kapasite elde edilirken, 0 °C sıcaklık ve 2 C deşarj hızında kapasitenin 2505 mAh'ye gerilediği ve bunun yaklaşık % 21,8 oranında bir kapasite kaybına karşılık geldiği tespit edilmiştir. Bu bulgular, elektrikli araçlarda Batarya Yönetim Sistemi ve termal kontrol mekanizmalarının menzil ve performans yönetimi açısından kritik öneme sahip olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent years, with the growing adoption of electric vehicles, performance variations of Lithium-Ion (Li-Ion) batteries under varying environmental conditions have emerged as a significant subject of research. In this thesis, the combined effect of discharge current and ambient temperature on battery performance has been investigated using the Panasonic NCR18650BD cell model. Within the scope of the research, battery behavior has been modeled in Matlab/Simulink at ambient temperatures of 0 ℃, 10 ℃ and 25 ℃ under discharge current values of 0.2 C, 0.5 C, 1 C and 2 C. The simulations performed in this context, have been carried out using two different battery models developed in the Matlab/Simulink environment. To examine the behavior of the battery under different discharge currents, a model has been built for constant current discharge tests and in this model, the battery has been operated at discharge rates of 0.2 C, 0.5 C, 1 C and 2 C, analyzing the variations in voltage, current and capacity. In addition, to evaluate the voltage characteristics of the battery under load conditions, a separate Simulink model has been developed for constant resistive load testing and the voltage variation during the discharge process has been examined under a resistance value of 1.2 Ω. Both models have been simulated separately at ambient temperatures of 0 ℃, 10 ℃ and 25 ℃. The obtained results indicate that low ambient temperatures and high discharge rates adversely effect battery performance and this impact is evident both on the total capacity and the voltage characteristics. In the discharge test conducted under a 1.2 Ω resistance, while the initial voltage of the battery is approximately 4.05 V at 25 ℃, it has been observed that this value has dropped to 3.75 V at 0 ℃ ambient temperature. In terms of capacity, while 3202 mAh has been obtained at 25 ℃ with a 0.2 C discharge rate, it has been observed that the capacity decreased to 2505 mAh at 0 ℃ with a 2 C discharge rate, corresponding to an approximate capacity loss of 21.8 %. These findings reveal that Battery Management System and thermal control mechanisms are of critical importance in electric vehicles in terms of range and performance management.
Benzer Tezler
- Elektrikli bir aracın batarya sisteminin elektriksel modellenmesi
Electrical modeling of battery system of an electric vehicle
MOHAMMED ABDULMALEK ABDULRAHMAN MOHAMMED
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiDicle ÜniversitesiYenilenebilir Enerji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN BAYINDIR
- Numerical modelling of a li-ion electric vehicle battery and its thermal management system
Lityum-iyon elektrikli araç bataryasının ve termal yönetiminin modellenmesi
BARIŞ IŞIKLAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANİFE TUBA OKUTUCU ÖZYURT
DOÇ. DR. SENEM ŞENTÜRK LÜLE
- Development of electric powertrain selection algorithm for electric vehicles
Elektrikli araçlarda güç grubu seçim algoritması geliştirilmesi
METEHAN ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Li-iyon batarya modelinin en uygunlaştırılması ve batarya bozunumunun incelenmesine katkılar
Contributions to optimization of Li-ion battery models and analysis of battery degradation
HAKAN İNCESU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA AHMET KOCABAŞ
- Lityum iyon bataryaların şarj yönetim sisteminin kesir dereceli model yapısı kullanılarak geliştirilmesi
Development of charge management system of lithium-ion battery with using fractional order model structure
EMRE BALKIŞ
Doktora
Türkçe
2024
Mekatronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EKREM DÜVEN