Lityum iyon batarya modülleri için model öngörülü kontrol tabanlı aktif soğutma sistemi tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of a model predictive control-based active cooling system for lithium-ion battery modules
- Tez No: 1015055
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİRIZA KALELİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Samsun Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda ulaşım kaynaklı oluşan kirliliğin önüne geçebilmek adına elektrikli araçlar önemli rol oynamaktadır. Diğer taraftan elektrikli araçlarda elektrik enerjisinin depolanması için batarya paketleri bulunmaktadır. Batarya paketleri çok sayıda batarya hücresinden oluşmaktadır. Batarya hücreleri kullanım süreçlerinde ısı açığa çıkarmaktadır ve açığa çıkan bu ısı etkili şekilde kontrol edilmediğinde, zaman içerisinde batarya hücreleri kapasite yönünden olumsuz etkilenmektedir ve termal yönden tehlikeli durumlar ortaya çıkabilir. Oluşabilecek bu tür tehlikeli durumların önüne geçebilmek, termal yönden batarya hücrelerinin sıcaklıklarını etkili performans için istenilen aralıkta tutabilmek amacıyla batarya termal yönetim sistemleri (BTYS) ortaya çıkmıştır. Batarya termal yönetim sistemleri, batarya performansını optimize etmek ve güvenliği sağlamak açısından kritik bir öneme sahiptir. Bu sistemler, batarya paketlerinde oluşan ısının homojen bir şekilde dağıtılmasını, hücreler arasındaki sıcaklık farklarının minimize edilmesini ve aşırı ısınmanın önlenmesini sağlayarak batarya hücrelerinin ömrünü ve performansını artırır. Bu tez çalışması kapsamında, elektrikli araçlarda kullanılan Li-ion batarya modülleri için model öngörülü kontrol (MPC) yaklaşımı kullanılan sıvı-tabanlı batarya termal yönetim sistemi tasarlanmıştır. Hücre seviyesinde elektro termal modelleme gerçekleştirilmiş ve bu altyapı üzerine model öngörülü kontrol (MPC) yaklaşımı kullanılan bir batarya termal yönetim stratejisi uygulanmıştır. Gerçekçi sürüş koşullarını temsil eden NEDC ve WLTC hız çevrimleri bir araç modeli üzerinden batarya deşarj akım profillerine dönüştürülmüş ve bu profiller altında hem kontrolcü kullanılmadan hem de MPC yaklaşımı kullanılarak modül için deşarj deneyleri yürütülmüştür. Kontrollü deneylerde batarya modülü içerisinde en kritik hücrede dahi yüzey sıcaklığının yaklaşık 23–24 °C bandında olduğu gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlar, Li-ion batarya modülü için geliştirilen elektro termal modelin ve MPC yaklaşımı kullanılan sıvı-tabanlı batarya termal yönetim stratejisinin birlikte ele alındığında batarya termal güvenliğini ve sıcaklık homojenliğini anlamlı ölçüde iyileştirdiğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent years, electric vehicles have played an important role in reducing transportation-related pollution. Electric vehicles are equipped with battery packs for storing electrical energy, and these packs consist of a large number of battery cells. During operation, battery cells generate heat, and if this heat is not effectively managed, it can negatively affect the capacity of the cells over time and give rise to thermally hazardous conditions. To prevent such dangerous situations and to maintain battery cell temperatures within the desired range for effective performance, battery thermal management systems (BTMS) have been developed. Battery thermal management systems are of critical importance in terms of optimizing battery performance and ensuring safety. These systems enhance the lifespan and performance of battery cells by ensuring homogeneous heat distribution within the battery pack, minimizing temperature differences between cells, and preventing overheating. Within the scope of this thesis, a liquid-based battery thermal management system employing a model predictive control (MPC) approach has been designed for Li-ion battery modules used in electric vehicles. Electro-thermal modeling was carried out at the cell level, and a battery thermal management strategy based on model predictive control (MPC) was implemented on this foundation. The NEDC and WLTC driving cycles, representing realistic driving conditions, were converted into battery discharge current profiles through a vehicle model, and discharge experiments were conducted for the module both without a controller and with the MPC approach under these profiles. In the controlled experiments, it was demonstrated that the surface temperature of even the most critical cell within the battery module remained within approximately the 23–24 °C range. The results obtained reveal that the electro-thermal model developed for the Li-ion battery module and the liquid-based battery thermal management strategy employing the MPC approach, when considered together, significantly improve battery thermal safety and temperature homogeneity.
Benzer Tezler
- Electronic design of a free – running ship model
Serbest seyir yapabilen bir geminin elektronik tasarımı
DENİZ İLKME
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER KEMAL KINACI
- Hexagonal boron nitride reinforced thermal conductivity improved composite material design applications in electric vehicles
Hegzagonal bor nitrür takviyeli termal iletkenliği iyileştirilmiş kompozit malzeme tasarımı: Elektrikli araçlarda uygulamaları
EMRULLAH CEBE
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALAEDDİN BURAK İREZ
- Batarya yönetim sistemi tasarımı
Battery management system design
ARDA ALTINDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ FUAT ERGENÇ
- Elektrikli araçlar için lityum iyon batarya paketinin termal yönetimi
Thermal management of lithium-ion battery pack for electric vehicles
ZİYAETTİN ATILGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEMİL YİĞİT
- Lityum tabanlı enerji depolama üniteleri için batarya yönetim sistemi tasarımı
Battery managemenet system design for lithium based energy storage units
ORÇUN KARADENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN KOCAARSLAN