Investigation of semi-empirical battery aging models of electric vehicles
Elektrikli araçların yarı-ampirik batarya yaşlanma modellerinin incelenmesi
- Tez No: 848669
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDAL ÇETKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
Piller, son dönemde Elektrikli Araçlar gibi farklı uygulamalardaki sayısız avantajlarından dolayı ilgi odağı olmuştur. Endüstrinin adaptasyonunu sınırlayan faktörlerden biri de pillerin zaman içinde yaşlanmasıyla ilgilidir. Yaşlanma, türüne göre iki bölümde ele alınabilir: Takvim ve döngüsel yaşlanma. Bu iki yaşlanma tipi için farklı çalışmalar arasında gözlemlenen eğilimlere odaklanarak, ampirik ve yarı-ampirik modelleme tekniklerinin ve eskime çalışmalarının bir incelemesi sunulmaktadır. Daha sonra takvimsel yaşlanma için literatürden Arrhenius Yasası'na dayalı yarı-ampirik modelleme kullanan üç farklı model sunulmuştur. Ayrıca literatüre katkı sağlamak amacıyla Arrhenuis Yasası'na bağlı 4 farklı model daha geliştirilmiştir. Bu modellerin kullanabilirliği ve uyumluluğunu incelemek için literatürden birbirinden farklı kimyalara ve çalışma koşullarına bağlı 5 farklı deney seti seçilmiştir. HORIZON-Helios Avrupa projesi kapsamında gerçekleştirilen takvimsel yaşlanma deneyleri de eklenmiş olup toplamda 6 adet deney seti incelenmiştir. Helios Projesi veri seti, gelecekteki kapasite kaybını tahmin etme yeteneğini ölçmek için %70 eğitim, %30 tahmin verisiyle bölünmüştür. Bu amaçla, yarı-ampirik modellere ait parametreleri belirlemek için Doğrusal Regresyon ve Genetik Algoritma kullanılmıştır. Bunun sonucunda genetik algoritma kullanılarak elde edilen modellerin doğrusal regresyonda elde edilen modellere göre daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Bu tezin amacı, literatürdeki ve geliştirilen modellerin, deney setleriyle uyumluluğunu inceleyerek kapsamlı ve doğru modeller sunmaktır. Bir dizi tanımlanmış parametreye dayanan 7 yarı-ampirik modelleme, belirli depolama koşulları için takvim eskimesi konusunda tatmin edici tahminler elde etti. Özellikle Model-3 çoğu deney setinde en düşük kök kare ortalama hatasına (RMSE) sahipti. Literatürdeki verilerin kullanıldığı model hataları genel olarak birbirine yakın olmakla birlikte Redondo-Iglesias vd. modeli ve Model-7, Model-3'e benzer şekilde daha düşük hatalara sahiptir. Tüm veri setleri incelendiğinde model tahminlerinde en düşük ve en yüksek RMSE değerlerinin sırasıyla 0,036 ve 3,91 olduğu görülmektedir.
Özet (Çeviri)
Batteries have been the focus of attention due to their numerous advantages in distinct applications such as recently on Electric Vehicles A limiting factor for adaptation by industry is related to the aging of batteries over time. Characteristics of battery aging vary depending on many factors such as battery type, electrochemical reactions and operation conditions. Aging could be considered in two sections according to its type: calendaring and cycling. This thesis presents a review of empirical and semi-empirical modelling techniques and studies of aging. It focuses on the trends observed across different studies for two types of aging and highlights the limitations and challenges of various models. It introduces three different models for semi-empirical modelling based on Arrhenius Law from the literature for calendar aging, which cover all three important factors for calendar aging: temperature, stage of charge, and time. Moreover, four more models are developed based on these three factors and the Arrhenius law to contribute to the literature. To examine the usability and compatibility of these models, we selected five different experimental sets based on different chemistries and operating conditions from the literature. We also added calendar aging experiments carried out within the scope of our HORIZON-Helios European Project and examined a total of six experimental sets. The Helios Project dataset is split into 70% training data and 30% prediction data to measure the ability to predict future capacity loss. For this purpose, linear regression and genetic algorithm methods were used to determine the parameters of each semi-experimental model by minimizing the mean square error value between the prediction results and experimental capacity data. As a result, it was seen that the numerical solution obtained using the genetic algorithm gave better results than the analytical solution obtained by linear regression. The objective of this thesis is to present comprehensive and accurate models by examining the compatibility of models proposed in the literature models developed in our research with experimental sets. 7 Semi-Empirical Models (SEM), based on a fixed set of defined parameters, have obtained satisfactory estimates of calendar obsolescence for given storage conditions. SEM-3 and 7 were able to predict capacity loss with low errors. In particular, SEM-3 had the lowest RMSE in most experimental sets. While model errors are generally close to each other, Redondo-Iglesias et. al model and Model 7 have lower errors, similar to SEM-3. When all data sets are examined, it is seen that the lowest and highest RMSE values in the model predictions are 0.036 and 3.91, respectively.
Benzer Tezler
- Sıvı metal yakıtlı piller için aday elektrolitlerin moleküler dinamik simülasyon yöntemi ile incelenmesi
Investigation of candidates electrolytes for liquid metal batteries from molecular dynamics simulation
YENAL AYDIN
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇETİN TAŞSEVEN
- Yarı ampirik yöntemlerle ETER-H2O-X (H2C2,HCN,CH3CN) molekül kümelerindeki hidrojen bağı özelliklerinin teorik olarak incelenmesi
Theoretical investigation of the hydrogen bonding features of the molecular clusters of ETER-H2O-X (H2C2,HCN,CH3CN) by the semiempirical methods
MEHMET BORA ÇİÇEK
- Kuvvetli yer hareketi altında suya doygun kumlarda oluşabilecek oturmaların sayısal analizlerle incelenmesi ve makine öğrenmesiyle değerlendirilmesi
Investigation of settlements in saturated sands under strong ground motion by numerical analysis and evaluation by machine learning
OZAN SUBAŞI
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP İYİSAN
- Bazı indazol türevlerinin tautomerik dengelerinin teorik olarak incelenmesi
Theoretical investigation of the tautomeric equilibrium of some indazole derivatives
NAİME FUNDA KAYPAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
KimyaEskişehir Osmangazi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF.DR. CEMİL ÖĞRETİR
- Sulfanilamid ve metal bileşiklerinin kırmızı-altı spektroskopisi ile incelenmesi
Investigation on sulfanilamide and its metal complexes by infrared spectroscopy
ESRA ŞENEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARZU TOPAÇLI