Analyzıng battery performance: cyclıng and calendar agıng ınfluenced by operatıonal and envıronmentalparameters ın real-lıfe applıcatıons
Pil performansını analiz etme: gerçek hayat uygulamalarında işletimsel ve çevresel parametrelerin etkilediği döngü ve takvim yaşlanması
- Tez No: 979249
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖMER CİHAN KIVANÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Energy, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Okan Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Güç Elektroniği ve Temiz Enerji Sistemleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Elektrikli araçların (EV) şebekeye entegrasyonu, Araçtan-Şebekeye (Vehicle-toGrid, V2G) teknolojisi aracılığıyla enerji sistemleri için dönüştürücü bir fırsat sunmaktadır. Bu teknoloji, çift yönlü güç akışı sağlayarak şebeke istikrarını artırmakta, yenilenebilir enerji entegrasyonunu kolaylaştırmakta ve yardımcı hizmetler sunmaktadır. Ancak, V2G katılımı için gerekli ek şarj-deşarj döngüleri batarya bozulmasını hızlandırabilir ve bu durum batarya performansı ile ekonomik sürdürülebilirlik üzerinde uzun vadeli etkiler konusunda endişelere yol açmaktadır. Bu çalışma, V2G operasyonu altında lityum-iyon batarya bozulmasını geleneksel EV kullanımı ile karşılaştırmalı olarak kapsamlı bir şekilde analiz etmektedir. Araştırma, EV batarya sistemlerinin temel prensiplerini ortaya koyarak başlamaktadır. Bu bağlamda, döngü kaynaklı kapasite kaybı (cycling-induced capacity fade) ve takvimsel yaşlanma (calendar aging) gibi başlıca bozulma mekanizmaları ele alınmaktadır. Çalışma daha sonra V2G'nin operasyonel dinamiklerini incelemekte; şebeke etkileşim protokollerine, güç yönetim stratejilerine ve frekans düzenleme (frequency regulation), pik yük azaltma (peak shaving) gibi tipik hizmet uygulamalarına odaklanmaktadır. Bu amaçla, farklı V2G koşulları altında batarya davranışını modellemek için Matlab Simulink tabanlı bir simülasyon çerçevesi geliştirilmiştir. Bu model aracılığıyla, Sağlık Durumu (State of Health, SoH), kapasite korunumu ve empedans artışı gibi kritik bozulma ölçütleri değerlendirilmiştir. Simülasyon sonuçları, IEEE ve diğer önde gelen yayınlarda yer alan hakemli çalışmaların sistematik bir incelemesi ile desteklenmiş ve kuramsal modellerin gerçek dünya verileri ile doğrulanması sağlanmıştır. Elde edilen bulgular, V2G operasyonunun batarya yıpranmasına kısmen katkıda bulunduğunu, ancak bu etkinin optimize edilmiş döngü stratejileri, uyarlanabilir deşarj derinliği (Depth of Discharge, DoD) sınırları ve gelişmiş termal yönetim ile önemli ölçüde azaltılabileceğini göstermektedir. Çalışma, şebeke hizmetleri ile batarya ömrü arasındaki dengeyi gözeterek sürdürülebilir bir uygulama için V2G sistem tasarımına yönelik kanıta dayalı önerilerle sonuçlanmaktadır.
Özet (Çeviri)
The integration of electric vehicles (EVs) into the power grid through Vehicle-toGrid (V2G) technology presents a transformative opportunity for energy systems, enabling bidirectional power flow to enhance grid stability, facilitate renewable energy integration, and provide ancillary services. However, the additional charge-discharge cycles required for V2G participation may accelerate battery degradation, raising concerns about long-term impacts on battery performance and economic viability. This study conducts a comprehensive analysis of lithium-ion battery degradation under V2G operation compared to conventional EV usage. The research begins by establishing the foundational principles of EV battery systems, including key degradation mechanisms such as cycling-induced capacity fade, and calendar aging. It then examines the operational dynamics of V2G, focusing on grid interaction protocols, power management strategies, and typical service applications like frequency regulation and peak shaving. A Matlab Simulink-based simulation framework is developed to model battery behavior under varying V2G conditions, assessing critical degradation metrics such as State of Health (SoH), capacity retention, and impedance growth. The simulation results are supplemented by a systematic review of recent empirical studies, including peer-reviewed findings from IEEE and other leading publications, to validate theoretical models with real-world data. The findings indicate that while V2G operation contributes to incremental battery wear, its impact can be significantly mitigated through optimized cycling strategies, adaptive depth-of-discharge (DoD) limits, and advanced thermal management. The study concludes with evidence-based recommendations for V2G system design, balancing grid service benefits with battery longevity to ensure sustainable deployment.
Benzer Tezler
- Farklı çevrim sayısı ve hızlarda lityum iyon pillerin elektrokimyasal empedans analizi
The electrochemical impedance analysis of lithium-ion batteries at different cycling frequencies and speeds
ALI ESMAEILI AZAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrokimya ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİM EROL
- Elektrikli bisikletler için fırçasız doğru akım motoru tasarımı ve üretimi
Design and implementation of brushless dc motor for electric bicycles
GAMZE TANÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Bataryalarda empedans analizine dayalı doluluk oranı, sağlamlık ve fonksiyonellik takibi yöntemlerinin geliştirilmesi
On the compatibility of electric equivalent circuit models for enhanced flooded lead acid batteries based on electrochemical impedance spectroscopy
ZİYA CAN AKSAKAL
Doktora
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACI OSMAN ALTUĞ ŞİŞMAN
- Elektrikli araç bataryaları için kobalt içermeyen lityumca zengin li-iyon pil katot aktif malzemesi (Li1,2NixMnyAl0,8-x-yO2) geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development & characterization of cobalt-free lithium-rich Li-ion battery cathode active materials (Li1,2NixMnyAl0,8-x-yO2) for electric vehicle batteries
HALİS GENÇER KÜL
Doktora
Türkçe
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Elektrikli araçlarda kullanılan lityum iyon batarya sisteminin modellenmesi ve performans analizi
Modeling and performance analysis of lithium-ion battery system used in electric vehicles
CEMAL KARAYEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiHibrid ve Elektrikli Taşıtlar Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDURRAHMAN GÜNDAY