Reinforcement learning based energy management strategy for fuel cell hybrid vehicles
Hidrojen yakıt hücreli araçlar için pekiştirmeli öğrenmeli enerji kontrol stratejisi
- Tez No: 710293
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ TUĞÇE YÜKSEL BEDİZ, PROF. DR. SERHAT YEŞİLYURT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Son yıllarda içten yanmalı motorların emisyonları sebebiyle çevreye etkisi problem olmaya başlamıştır. Daha temiz enerji teknolojilerilerine olan talep elektrikli ve hibrit araçların araştırma ve geliştirme sürecinin başlamasına sebep olmuştur. Ancak bataryaların karakteristik özellikleri yüzünden elektrikli araçların menzil, şarj etme süresi ve maliyet gibi bazı dezavatajları bulunmaktadır. Buna alternatif olarak bataryalar başka enerji kaynaklarıyla birlikte çalışmaktadır. Diğer enerji kaynakları konusunda yakıt hücreleri temiz, sürdürülebilir ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip olması sebebiyle dikkat çekmeye başlamıştır. Yakıt hücreli hibrit araçların, bu sebeplerle içten yanmalı motorla çalışan araçlara alternatif olma potansiyeli vardır, ancak yakıt hücrelerinin yavaş dinamiğe sahip olması gibi bazı dezavantajları olması nedeniyle, bu tarz araçlardaki enerji kaynaklarının birlikte çalışması önem arz etmektedir. Bu tezin öncelikli amacı enerji kontrol stratejisi sorununa odaklanmaktır. Öncelikle aracın güç sistemi modellenmiş olup efektif bir enerji kontrol sistemi tasarlanmıştır. Öğrenme algoritmalarının farklı problemlere uygulanabilir hale gelmesinin avantajı kullanılarak kontrol sistemi modelden bağımsız çalışan derin deerministik ilke türevi (DDPG) algoritması ile eğitilmiştir. Enerji kontrol stratejisinin amacı yakıt hücresini en verimli bölgelerde çalıştırmak ve bunu yaparken bataryanın şarj seviyesindeki sapmaları en aza indirmektir. DDPG algoritmasıyla basit basamak güç girişleriyle eğitilen kontrol sisteminin performansı, farklı sürüş çevrimleri altında denenmiştir ve enerji tüketiminde \% 2.7 ye kadar varan bir azalış gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar DDPG algoritmasının bu tarz uygulamalar için potansiyeli olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
There is an increasing concern on the usage of vehicles powered by internal combustion engines due to their high emission levels. The demand for cleaner energy technologies have led to research and development of electric and hybrid vehicles. Among these, fuel cell vehicles have started to draw attention due to the fact that it is clean, sustainable and it has high energy density. Thus, fuel cell hybrid vehicles have the potential to compete with vehicles powered by internal combustion engine in the future, yet there are challenges for fuel cell such as slow dynamics requiring that their operation together should be managed favorably. The primary objective of the thesis is to address the problem of energy management in fuel cell vehicles. For this purpose, first a model of the powertrain is developed. Then, in order to achieve an efficient energy management, a model free reinforcement learning algorithm called deep deterministic policy gradient (DDPG) is employed. The energy management strategy focuses on running the fuel cell in its high efficiency range while limiting the deviation of state of charge of the lithium-ion battery from a target value. It is found that the DDPG agent trained simply with step power inputs can achieve up to 2.7\% less energy consumption compared to commonly used rule-based energy management strategies while maintaining the state of the charge of the battery within a certain interval. Our results show that DDPG algorithm shows promising potential to be utilized in such applications.
Benzer Tezler
- Bağlantılı hibrit elektrikli araçlar için pekiştirmeli öğrenme tabanlı akıllı enerji yönetim stratejisi
Reinforcement learning-based intelligent energy management strategy for connected hybrid electric vehicles
OZAN YAZAR
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiTarsus ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR COŞKUN
- Mobil nesnelerin interneti için yeni nesil hücresel ağ tabanlı ağ dilimleme
Next generation cellular network based network slicing for the mobile internet of things
WAFA HAMDI
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN BULUT
PROF. DR. ORHAN DAĞDEVİREN
- Pekiştirmeli öğrenme yöntemleri kullanılarak bir akıllı evin enerji yönetimi
Energy management of a smart home by using reinforcement learning methods
HASAN İZMİTLİGİL
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDURRAHMAN KARAMANCIOĞLU
- Multi-agent reinforcement learning based energy management with P2P/V2G
P2P/V2G ile çoklu-temsilcili pekiştirmeli öğrenme tabanlı enerji yönetimi
METE YAVUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Okan ÜniversitesiOtomotiv Mekatroniği ve Akıllı Araçlar Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER CİHAN KIVANÇ
- A novel artificial intelligence based energy management system for microgrids
Mikro şebekeler için yapay zeka temelli yeni bir enerji yönetim sistemi
NECATİ AKSOY
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ