Lityum iyon bataryalar için dönüştürücü temelli aktif dengeleme sistemi
Converter based active balancing system for lithium-ion batteries
- Tez No: 999125
- Danışmanlar: PROF. DR. İSA NAVRUZ, DOÇ. DR. ALİ SAYGIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Lityum iyon batarya paketleri, elektrikli araçlar, depolamalı yenilenebilir enerji santralleri, savunma sanayi ve uzay çalışmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Batarya hücreleri arasında var olan ve kullanım şartlarına bağlı olarak artan dengesizlikler bataryanın kullanım ömrünü, verimini ve güvenliğini olumsuz etkilemektedir. Bu tez çalışmasında, batarya hücreleri arasında oluşan dengesizliklere çözüm önerisi olarak, seri bağlı lityum iyon batarya hücreleri için çift yönlü Cuk dönüştürücü temelli aktif dengeleme sistemi tasarlanmıştır. Çift yönlü Cuk dönüştürücülerin yapısında bulunan MOSFET anahtarlama elemanlarını kontrol edip enerji transfer sürecini sürdürülebilir kılmak amacı ile dört farklı kontrol algoritması uygulanmıştır. Oransal-İntegral (PI) Kontrol, Bulanık Mantık Kontrol (FLC), Geleneksel Kayma Kip Kontrol (TSMC) ve bu tez kapsamında önerilen Eşdeğer Devre Tabanlı Kayma Kip Kontrol (ECSMC) algoritmaları tez kapsamında çalışılmıştır. Tez çalışmaları MATLAB/Simulink ortamında modellenmiştir. Bataryadan alınan akım, gerilim ve şarj durumu gibi veriler kontrol algoritmaları tarafından işlenerek görev döngüleri oluşturulmuştur. Benzetim çalışmaları sonucunda Eşdeğer Devre Tabanlı Kayma Kipli Kontrol algoritması ile en uygun çözüm önerisi elde edilmiştir. Aynı batarya hücreleri ve dengeleme koşulları altında yapılan analiz çalışması sonucunda ECSMC, PI Kontrolcüden %4, Bulanık Mantık Kontrolcüden %0.06, Geleneksel Kayma Kip Kontrolcüden %0.025 daha hızlı aktif dengeleme yapmıştır.
Özet (Çeviri)
Lithium-ion battery packs are widely used in electric vehicles, renewable energy power plants with storage, the defense industry, and space applications. Existing imbalances among battery cells, which increase depending on usage conditions, negatively affect the battery's service life, efficiency, and safety. In this thesis, a bidirectional Cuk converter-based active balancing system was designed for series-connected lithium-ion battery cells as a solution to the imbalances occurring between battery cells. Four different control algorithms were applied to control the MOSFET switching elements within the bidirectional Cuk converters and to ensure a sustainable energy transfer process. Proportional-Integral (PI) Control, Fuzzy Logic Control (FLC), Traditional Sliding Mode Control (TSMC), and the Equivalent Circuit-Based Sliding Mode Control (ECSMC) algorithms proposed within this scope. The thesis study was modeled in the MATLAB/Simulink environment. Data such as current, voltage, and State of Charge (SOC) obtained from the battery were processed by control algorithms to generate duty cycles. Simulation results demonstrated that the Equivalent Circuit-Based Sliding Mode Control algorithm provided the most suitable solution. As a result of the comparative analysis conducted under identical battery cells and balancing conditions, ECSMC performed active balancing 4% faster than the PI Controller, 0.06% faster than the Fuzzy Logic Controller, and 0.025% faster than the Conventional Sliding Mode Controller.
Benzer Tezler
- Düşük gerilim batarya paketleri için iki yönlü da-da dönüştürücü tasarımı
Design of a bidirectional dc-dc converter for low voltage battery packs
EDA NUR DAĞAŞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKER DALKIRAN
- Simulation of betavoltaic batteries with geant4
Betavoltaik pillerin geant4 programı ile benzetimi
BERRİN CANKILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSKENDER ATİLLA REYHANCAN
- Elektrikli araçlar için aktif batarya dengeleme sistemi
Design of active battery balance system for electric vehicles
ELİF KILINÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH ŞAHİN
- Elektrikli araçlar için çift yönlü DA konvertör tasarımı ve analizi
Desing and analysis of bi-directional DC converter for electric vehicles
NURİ ALPER METİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERSAN KABALCI
- Yüksek gerilimli batarya sistemi ve yönetim algoritması
High voltage battery system and management algorithm
FIRAT YARAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UMUT ENGİN AYTEN