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
- Tez No: 946978
- Danışmanlar: PROF. DR. HAYRİ ARABACI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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
- 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
2019
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN SEZER
- 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
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANİFE TUBA OKUTUCU ÖZYURT
DOÇ. DR. SENEM ŞENTÜRK LÜLE
- Elektrikli araçlarda kullanilmak üzere lityum demir fosfat bataryalarin modellenmesi ve şarj durum tahmini
Modeling and state of charge estimation of lithium iron phosphate batteries for use in electric vehicles
HALİL AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN
- Kemalpaşa etlik piliç işletmelerinin teknik ve ekonomik yönden incelenmesi
Başlık çevirisi yok
HAYRİ TUNA YÜKSELEN
- Rana ridibunda (anura-ranidae) kompleksi üzerinde morfolojik, serolojik ve ekolojik araştırmalar
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN ARIKAN