Geri Dön

Hibrit darbe güç karakterizasyonu test sonuçları kullanılarak lityum iyon bataryanın eşdeğer devre parametrelerinin belirlenmesi

Determination of equivalent circuit parameters of a lithium-ion battery using hybrid pulse power characterization test results

PDF İndir

  1. Tez No: 946978
  2. Yazar: SEYİT EMRE ÖZCAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HAYRİ ARABACI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Selçuk Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 61

Özet

Lityum-iyon bataryalarda (Lithium-Ion Battery, LIB) şarj durumu (State of Charge - SoC) tahmini için elektriksel eşdeğer devre modeline (Equivalent Circuit Model - ECM) dayanan yaklaşımlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Thevenin eşdeğer devre modeli (Thevenin Equivalent Circuit Model - TECM), anlaşılır olması, elektriksel denklemler üzerinden analizlerin kolay yapılabiliyor olması ve parametrelerin tespitinin deneysel verilerden çıkartılabiliyor olması sebepleriyle tercih edilmektedir. Thevenin devre modelleri birçok farklı yapıda kullanılmaktadır. En yaygın olanları; 1RC, 2RC ve 3RC yapılarına sahip modellerdir. Modelde paralel RC sayısı artıkça SoC tahmin sürecindeki işlem sayısı da artmaktadır. Buna karşın SoC tahmin hatası azalmaktadır. Ancak bu azalış işlem sayısı artışı kadar olmamaktadır. Bataryanın ECM üzerinden analizlerinin doğruluğunu etkileyen en önemli nokta model parametrelerinin doğru tahmin edilmesidir. Bu parametreler batarya ile yapılan özel test verilerinden hesapla veya tahmin yoluyla bulunur. Ancak 2RC ve üzeri paralel kol bulunduran modellerde R ve C değerlerinin hesaplama yoluyla bulunması zordur. Ancak paralel kol sayısından bağımsız olarak iç direnç (R_0) değeri hem hesaplama hem de tahmin yoluyla bulunabilir. Bu tez çalışmasında paralel RC sayısının işlem yükü-tahmin doğruluğu ilişkisini analiz etmek için 1RC, 2RC ve 3RC yapısındaki modellerin parametreleri tahmin edilmiştir. Ayrıca modelde sadece R_0 değerinin hesaplama, diğer parametrelerin tahmin yoluyla bulunması durumunda SoC tahminine yapılan etkiler karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bütün tahminler, nonlineer en küçük kareler yöntemi (Nonlinear Least square - NLS) kullanılarak yapılmıştır. Doğruma testleri için US06 ve UDDS standart sürüş döngüsü ile elde edilen deneysel veriler kullanılmıştır. Karşılaştırma kriteri olarak; hata dağılımları (box plot grafikleri), kök ortalama kare hatası (Root Mean Square Error – RMSE), ortalama mutlak hata (Mean Absolute Error – MAE) değerleri ve hesaplama süreleri kullanılmıştır. Çalışmanın sonucunda, %98'lik doğruluk oranlarına erişilmiştir.

Özet (Çeviri)

Approaches based on the Equivalent Circuit Model (ECM) are widely used for State of Charge (SoC) estimation in lithium-ion batteries (LIBs). The Thevenin Equivalent Circuit Model (TECM) is often preferred due to its simplicity, the ease of analysis through electrical equations, and the ability to determine its parameters from experimental data. Thevenin circuit models are used in various configurations, with the most common being 1RC, 2RC, and 3RC structures. As the number of parallel RC branches increases in the model, the computational complexity in the SoC estimation process also increases. However, this comes with a decrease in SoC estimation error. Still, the reduction in error is not proportional to the increase in computation. The most critical factor affecting the accuracy of battery analysis via ECM is the correct estimation of model parameters. These parameters are determined either through calculations or estimations based on specific test data obtained from the battery. However, for models containing two or more RC branches, it is difficult to determine the R and C values through direct calculation. Nonetheless, the internal resistance (R₀) can be determined both by calculation and estimation, regardless of the number of RC branches. In this thesis, to analyze the relationship between computational load and estimation accuracy for different numbers of RC branches, the parameters of 1RC, 2RC, and 3RC models were estimated. Additionally, the effect on SoC estimation was comparatively analyzed in cases where only R₀ was calculated and the remaining parameters were estimated. All estimations were performed using the Nonlinear Least Squares (NLS) method. For validation, experimental data obtained using the US06 and UDDS standard driving cycles were used. The comparison criteria included error distributions (box plot graphs), Root Mean Square Error (RMSE), Mean Absolute Error (MAE), and computation time. As a result of the study, an accuracy rate of up to 98% was achieved.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    958833

    Numerical modelling of a li-ion electric vehicle battery and its thermal management system

    Lityum-iyon elektrikli araç bataryasının ve termal yönetiminin modellenmesi

    BARIŞ IŞIKLAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HANİFE TUBA OKUTUCU ÖZYURT

    DOÇ. DR. SENEM ŞENTÜRK LÜLE

  2. Tez No

    596162

    Elektrikli araçlardaki lityum iyon bataryalar için şarj durumu tahmini

    State of charge estimation for lithium-ion batteries in electric vehicles

    EGE ANIL BOSTAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. VOLKAN SEZER

  3. Tez No

    820194

    Batarya taşıyıcı yan duvarının alüminyum ve kompozitten oluşan hibrit malzeme ile üretimi çarpışma performansı açısından optimizasyonu

    Optimization of the battery carrier side wall in terms of crash performance with the production of hybrid material consisting of alumi̇num and composite

    AHMET ABDULLAH KARACA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine MühendisliğiBursa Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN LEKESİZ

  4. Tez No

    938819

    Bir lityum-iyon batarya hücresinin elektriksel eş değer devre modelinin kurulması ve şarj durumu tahmini

    Build the electrical equivalent circuit model of a lithium-ion battery cell and state of charge estimating

    EMRE KAPLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Otomotiv MühendisliğiBursa Uludağ Üniversitesi

    Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ ERKUŞ

  5. Tez No

    394379

    Yüksek performanslı poliimit ve dolgu malzemeleri takviyeli polimer türevlerinin sentezi, karakterizasyonu ve membran teknolojisindeki uygulamaları

    Synthesis, characterization and membrane technology applications of high performance polyimides and their filler materials-reinforced polymer derivatives

    MERVE BİÇEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    KimyaMarmara Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN

    PROF. DR. ATİLLA GÜNGÖR

Geri Dön