Geri Dön

Yakıt hücresi tabanlı hibrit elektrikli araçta hata önleme ile yeni bir enerji yönetimi ve ekserjik performans iyileştirmesi

Exergetic performance improvement by a novel energy management with fault tolerance in a fuel cell based hybrid electric vehicle

  1. Tez No: 894201
  2. Yazar: CEYDA KÖK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SUHA ORÇUN MERT
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 188

Özet

Günümüzde yeşil enerjinin kullanımı giderek önem kazanmaktadır. Bu nedenle, düşük CO2 salınımına sahip çevre dostu hibrit elektrikli araçlar tercih edilmektedir. Bataryalı elektrikli araçların düşük menzil problemi, hibrit araçların emisyon salımının istenilen seviyede olmaması yakıt hücreli araçların popülerliğini artırmıştır. Birincil enerji kaynağı yakıt hücresi olan bu araçlar sistem performansını artırmak amacıyla bataryalar ve süperkapasitörlerle birlikte kullanılmaktadır. Yakıt hücresi+batarya, yakıt hücresi+süperkapasitör ve üç enerji depolama birlikte kullanılması en popüler topolojiler olarak sınıflandırılmaktadır. Bu enerji depolama sistemlerinin birlikte kullanımı ile güç dağılımının doğru ve verimli olması için enerji yönetim sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. Enerjinin verimli kullanımı ise ekserji yönetimi ile sağlanmaktadır. Aynı zamanda, yakıt hücreli araçların güvenirliliğini ve sürekliliğini sağlamak amacıyla hataya toleranslı sistemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında yakıt hücresi+batarya, yakıt hücresi+süperkapasitör ve yakıt hücresi+batarya+süperkapasitör topolojileri oluşturulmuştur. Bu topolojilere ve UDDS, HWFET, WLTP ve FTP sürüş çevrimleri uygulanmıştır. Enerji yönetim stratejilerinden olan güç takipçisi kontrol stratejisi ile bulanık mantık kontrol stratejileri her topolojiye uygulanmış ve yakıt tüketimi, güç performansı, enerji verimliliği karşılaştırılması her sürüş çevrimi için yapılmıştır. Ekserji analizi ile enerji analizinde tespit edilemeyen kayıplar belirlenmektedir. Bu nedenle, bu tez çalışmasında hem enerji hem de ekserji analizleri yapılmıştır. Bulanık mantık kontrol stratejisi ve güç takipçisi kontrol stratejisi altında üç topolojide ekserji verimlilikleri ve kayıpları ayrıntılı olarak incelenmiştir. Aynı zamanda, yakıt hücreli araçlarda güvenilir ve kesintisiz çalışma oldukça önemlidir. Sistemin karmaşıklığı sebebiyle olası hatalarda sistemin sürekliliğini bozmamak ve aracın çalışmasına devam etmesi için hata toleransı önemlidir. Bu sebeple bu tez çalışmasında hata senaryolarına göre sistemin tepkileri incelenmiştir. Bu tez, yakıt hücreli araç teknolojisinin daha geniş uygulama alanlarına sahip olmasına, sürdürülebilir ve verimli araçların geliştirilmesine katkı sağlamayı amaçlamaktadır.

Özet (Çeviri)

Nowadays, the use of green energy is becoming increasingly important. For this reason, environmentally friendly hybrid electric vehicles with low CO2 emissions are preferred. The low range problem of battery electric vehicles and the emission emission of hybrid vehicles not being at the desired level have increased the popularity of fuel cell vehicles. These vehicles, whose primary energy source is a fuel cell, are used with batteries and supercapacitors in order to increase system performance. Fuel cell + battery, fuel cell + supercapacitor and all of together are classified as the most popular topologies. With the combined use of these energy storage systems, an energy management system is needed to ensure correct and efficient power distribution. The efficient use of energy is provided by exergy management. At the same time, fault-tolerant systems are needed to ensure the reliability and continuity of fuel cell vehicles. In this thesis, fuel cell + battery, fuel cell + supercapacitor and fuel cell + battery + supercapacitor topologies were created. UDDS, HWFET, WLTP and FTP driving cycles were applied to these topologies. Power follower control strategy and fuzzy logic control strategies, which are among the energy management strategies, were applied to each topology and fuel consumption, power performance, energy efficiency comparisons were made for each driving cycle. The losses that cannot be detected in energy analysis are determined with exergy analysis. Therefore, both energy and exergy analyses were performed in this thesis study. Exergy efficiencies and losses were examined in detail in three topologies under the fuzzy logic control strategy and power follower control strategy. At the same time, reliable and uninterrupted operation is very important in fuel cell vehicles. Due to the complexity of the system, fault tolerance is important in order not to disrupt the continuity of the system in possible faults and to continue the operation of the vehicle. For this reason, the reactions of the system according to fault scenarios were examined in this thesis study. This thesis aims to contribute to the wider application areas of fuel cell vehicle technology and the development of sustainable and efficient vehicles.

Benzer Tezler

  1. Electrified powertrain simulation and validation of a fuel cell electric vehicle

    Yakıt pilli bir elektrikli aracın elektrik güç akış simülasyonu ve doğrulanması

    BURAK AKAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜLYA YALÇIN

  2. Optimized power control strategy for a proton exchange membrane fuel cell system

    Proton değişim membranlı yakıt hücresi sistemi için optimize edilmiş güç kontrol stratejisi

    ÖMER BURAK SARIÇAY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN

  3. Hibrit elektrikli bir kamyon için bulanık mantık tabanlı enerji yönetim sistemi algoritmalarının geliştirilmesi

    Development of fuzzy logic based energy management system algorithms for hybrid electric truck

    HAZAL SÖLEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT YILMAZ

  4. 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

    İngilizce

    2024

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALAEDDİN BURAK İREZ

  5. Development and management of a fuel cell/battery/ultra-capacitor hybrid system through a multi-phase multi-input converter

    Bir çok fazlı çok girişli dönüştürücü ile yakıt hücresi – batarya - ultrakapasitör hibrit sisteminin geliştirilmesi ve yönetilmesi

    AYKUT CAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDüzce Üniversitesi

    Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ FURKAN AKAR