Pem yakıt pili ile beslenen elektrikli hibrit bir taşıtın modellemesi ve enerji yönetim analizi
Modelling and energy management analysis of an electric hybrid vehicle powered by a pem fuel cell
- Tez No: 944425
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET UYUMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Artan çevre kirliliğini engellemek ve fosil yakıtlara olan gereksinimi azaltmak için ulaşım sektöründe temiz ve verimli teknolojilere yönelik araştırmalar hız kazanmıştır. Bunlardan biri olan hidrojen yakıtı, özellikle Proton Değişimli Membran (PEM) yakıt pilli elektrikli taşıtlarda yüksek verimlilik ve sıfır emisyon avantajıyla öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, MATLAB/Simulink ortamında matematiksel modellemeler ile taşıt simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Taşıt dinamik modeli, PEM yakıt pili modeli ve enerji yönetimi için kontrol sistem modelleri tasarlanarak yeni avrupa sürüş çevrimi (NEDC) ve dünya çapında uyumlu hafif araçlar test prosedürü (WLTP) sürüş çevrimleri altında taşıtın yakıt tüketimi ile performans analizi simüle edilmiştir. Farklı dişli oranlarının performansa etkisi, yakıt pili hücre sayısının ve batarya kapasitesinin menzile ve yakıt pili verimliliğine olan etkisi test edilmiştir. Elde edilen sonuçlara bakıldığında, yakıt pili hücre sayısının 300'den 400'e çıkarılmasıyla menzilin 557,19 km'den 564,54 km'ye yükseldiği görülüp, bu artış hücre sayısının doğrudan menzile katkısını ortaya koymuştur. Batarya kapasitesinin sağladığı menzil artışının ise artan taşıt ağırlığından dolayı kısıtlı olduğu ve kontrol sistemlerine göre farklılık gösterdiği görülmüştür. Üç kontrol sistemi karşılaştırıldığında, en iyi sonuç ise bulanık mantık kontrol sistemi ile elde edilip bu stratejiyle taşıt menzilinde %3 oranında artış görülmüştür. Yakıt pili verimliliği ise %2,68 iyileşmiştir. Ayrıca, aerodinamik sürtünme katsayısının taşıt menziline olan etkisi incelenmiş olup 0,28 ile 0,4 arasında değişen katsayının %7,79 oranında bir menzil kaybına neden olduğu görülmüştür. Ek olarak, taşıt ağırlığının menzile olan etkisi de incelenip her 100 kg'lık artışın 16,34 km'lik menzil kaybına ne olduğu görülmüştür. Bu çalışmada, farklı sistem parametrelerinin ve kontrol stratejilerinin PEM yakıt pilli elektrikli taşıtların enerji verimliliği ve menzili üzerindeki etkileri detaylı şekilde analiz edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Increasing environmental pollution and the need to reduce dependence on fossil fuels have accelerated research on clean and efficient technologies in the transportation sector. One such technology, hydrogen fuel, stands out with its high efficiency and zero-emission advantage, especially in Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cell electric vehicles. In this study, vehicle simulations were carried out through mathematical modeling in the MATLAB/Simulink environment. By designing a vehicle dynamic model, a PEM fuel cell model, and three different control system models for energy management, fuel consumption and performance analysis of the vehicle were simulated under the new european driving cycle (NEDC) and worldwide harmonized light vehicles test procedure (WLTP) driving cycles. The effects of different gear ratios on performance, and the impact of the number of fuel cell units and battery capacity on driving range and fuel cell efficiency, were tested. According to the obtained results, increasing the number of fuel cell units from 300 to 400 increased the range from 557.19 km to 564.54 km, demonstrating the direct contribution of the number of cells to range. It was observed that the range increase provided by battery capacity was limited due to the increased vehicle weight and varied according to the control systems. When the three control systems were compared, the best result was obtained with the fuzzy logic control system, and with this strategy, a 3% increase in vehicle range was observed. Fuel cell efficiency also improved by 2.68%. Furthermore, the effect of the aerodynamic drag coefficient on the vehicle range was analysed and it was found that a coefficient ranging between 0.28 and 0.4 causes a range loss of 7.79%. In addition, the effect of vehicle weight on the range was also analysed and it was found that every 100 kg increase caused a range loss of 16.34 km. In this study, the effects of different system parameters and control strategies on the energy efficiency and range of PEM fuel cell electric vehicles are analysed in detail.
Benzer Tezler
- Pem yakıt pilinin modellenmesi ve bir araç üzerinde performansının incelenmesi
Modelling of pem fuel cell and investigation of its performance for a car
FIRAT IŞIKLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Mühendislik BilimleriBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ SÜRMEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYETÜL GELEN
- PEM tipi yakit hücrelerinde optimum akış plakalarının deneysel ve teorik olarak belirlenmesi
Experimental and theoretical determination of optimum flow plates in PEM type fuel cells
ELİF EKER KAHVECİ
- Modeling of a high temperature PEM fuel cell
Yüksek sıcaklıkta çalışan PEM yakıt pilinin modellenmesi
BERNA SEZGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İNCİ EROĞLU
DOÇ. DR. YILSER DEVRİM
- Enerji üretim amaçlı teknik tekstil membranlarında transfer olaylarının incelenmesi
Investigation of transfer phenomena in technical textile membranes for energy production
FİLİZ GÜNEY
Doktora
Türkçe
2018
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM ÜÇGÜL
- Pem tipi yakıt pili prototipinin hazırlanarak çalışma parametrelerinin performans etkilerinin deneysel olarak incelenmesi
The preparation of pem type fuel cell prototype ana the research of performance effects of labouring parameters experimentally
MUSTAFA GÜVENLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Makine MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NİMETİ DÖNER
DOÇ. DR. YAKUP İÇİNGÜR