Elektrikli araç şarj sistemlerinde lityum-iyon bataryalar için farklı şarj tekniklerinin incelenmesi ve faz kaydırmalı tam köprü dönüştürücü tabanlı karşılaştırılması
Investigation of different charging techniques for lithium ion batteries in electric vehicle charging systems and their comparison based on a phase shifted full bridge converter
- Tez No: 1022565
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERDEM AKBOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Fosil yakıtların yoğun kullanımı, sera gazı emisyonlarının artması ve çevresel kirlilik gibi sorunlar, ulaşım sektöründe daha sürdürülebilir çözümlere olan ihtiyacı artırmıştır. Bu doğrultuda elektrikli araçlar, düşük emisyon potansiyelleri ve yüksek enerji verimlilikleri sayesinde geleneksel içten yanmalı motorlu araçlara önemli bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Elektrikli araçların yaygınlaşması ise yalnızca araç teknolojilerindeki gelişmelere değil, aynı zamanda batarya sistemleri, şarj altyapıları ve güç elektroniği dönüştürücülerindeki ilerlemelere de bağlıdır. Bu tez çalışmasında, elektrikli araç şarj sistemlerinde kullanılan lityum-iyon bataryalar için farklı şarj teknikleri incelenmiş ve bu tekniklerin sabit bir dönüştürücü topolojisi olan Faz Kaydırmalı Tam Köprü (Phase-Shifted Full Bridge, PSFB) dönüştürücü yapısı altında karşılaştırılması amaçlanmıştır. Elektrikli araçlarda şarj süresi, enerji verimliliği, batarya güvenliği ve ısıl davranış gibi unsurlar, şarj sisteminin performansını doğrudan etkileyen başlıca değerlendirme ölçütleri olarak ele alınmıştır. Bu nedenle uygun şarj tekniğinin seçilmesi, yalnızca bataryanın çalışma karakteristiği açısından değil, güç elektroniği dönüştürücüsünün verimli ve güvenli çalışması açısından da önem taşımaktadır. Çalışma kapsamında Sabit Akım (Constant Current, CC), Sabit Güç (Constant Power, CP), Sabit Akım-Sabit Gerilim (Constant Current-Constant Voltage, CC-CV), Hızlandırılmış Şarj (Boost Charging, BC), Darbe Şarj Tekniği (Pulse Charging, PC) ve Çok Aşamalı Sabit Akım (Multi-Stage Constant Current, MSCC) şarj teknikleri ele alınmıştır. Bu tekniklerin çalışma prensipleri, batarya gerilim-akım davranışları ve elektrikli araç şarj sistemlerindeki uygulanabilirlikleri değerlendirilmiştir. Ayrıca belirlenen şarj profillerinin PSFB dönüştürücü yapısı altında incelenmesiyle; şarj süresi, dönüştürücü verimi, batarya akım-gerilim değişimi ve ısıl performans açısından simülasyon tabanlı bir karşılaştırma yapılması hedeflenmiştir. Bu çalışma ile farklı şarj tekniklerinin yalnızca batarya açısından değil, dönüştürücü tabanlı şarj sistemi performansı açısından da değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Böylece elektrikli araç şarj sistemlerinde şarj profili seçiminin, batarya davranışı ve güç dönüştürücü verimi üzerindeki etkilerinin daha kapsamlı biçimde incelenmesine katkı sağlanması hedeflenmektedir.
Özet (Çeviri)
The intensive use of fossil fuels has increased the need for more sustainable solutions in the transportation sector due to rising greenhouse gas emissions and environmental pollution. In this context, electric vehicles have emerged as an important alternative to conventional internal combustion engine vehicles owing to their low emission potential and high energy efficiency. However, the widespread adoption of electric vehicles depends not only on developments in vehicle technologies, but also on advances in battery systems, charging infrastructures, and power electronic converters. In this thesis, different charging techniques for lithium-ion batteries used in electric vehicle charging systems are investigated, and their comparison under a fixed converter topology, namely the Phase-Shifted Full Bridge (PSFB) converter, is aimed. In electric vehicles, charging time, energy efficiency, battery safety, and thermal behavior were considered as the main evaluation criteria directly affecting the performance of the charging system. Therefore, the selection of an appropriate charging technique is important not only in terms of battery operating characteristics, but also for the efficient and safe operation of the power electronic converter. Within the scope of the study, Constant Current (CC), Constant Power (CP), Constant Current-Constant Voltage (CC-CV), Boost Charging, Pulse Charging (PC), and Multi-Stage Constant Current (MSCC) charging techniques are examined. The operating principles of these techniques, battery voltage-current characteristics, and their applicability to electric vehicle charging systems are evaluated. In addition, by investigating the selected charging profiles under the PSFB converter structure, a simulation-based comparison in terms of charging time, converter efficiency, battery current-voltage variation, and thermal performance is intended. This study aims to evaluate different charging techniques not only from the perspective of battery behavior, but also in terms of converter-based charging system performance. In this way, it is intended to contribute to a more comprehensive examination of the effects of charging profile selection on battery behavior and power converter efficiency in electric vehicle charging systems.
Benzer Tezler
- A novel method to estimate state of charge of li-based batteries
Lityum bazlı batarya hücrelerinin özgün bir yöntem ile şarj durumu tahmini
EYMEN İPEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT YILMAZ
- 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
- Elektrikli araçlar için aktif batarya dengeleme sistemi
Design of active battery balance system for electric vehicles
ELİF KILINÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH ŞAHİN
- Contributions to short-circuit protection of electric vehicle battery systems by implementing SiC switches
SiC anahtar uygulaması ile elektrikli araç batarya sistemlerinin kısa devre korumasına katkılar
MURAT KUBİLAY ÖZGÜÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA AHMET KOCABAŞ
- 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