Hibrit enerji yönetim sistemi algoritmalarının paralel hibrit araçlarda analizi ve dinamometre testleriyle doğrulanması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BAYRAMCAN İNCE
Danışman: Selahattin Çağlar Başlamışlı
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Sunulan tez kapsamında, Ankara içinde yolcu taşımacılığında görev yapan belediye otobüsleri üzerinden yoğun veri toplama ve simülasyon faaliyetlerini içeren analizlerin sonuçlarına dayanarak, belediyelerin ve Ulaştırma Bakanlığı'nın gelecekte içten yanmalı motora sahip taşıtlar yerine elektrikli ve/veya hibrit taşıtların kullanması halinde, sağlanabilecek yakıt tasarrufunun analizine yönelik bir araştırma yapılmıştır. Başka bir deyişle, mevcut taşıtların ya elektrikli araca ya da hibrit araca dönüşümü yapılarak ve bunların enerji yönetim algoritmalarını (çalışma esnasında elde edilme yöntemi çözümlenen sürüş çevrimlerine göre) optimize etmek suretiyle, teorik olarak, ne kadar yakıt tasarrufu yapılabileceği hesaplanmıştır. Çalışma esnasında, özgün bir yöntemle, araç takip sistemi verileri kullanılarak ülkemizin farklı şehirleri için geçerli sürüş çevrimlerinin (driving cycle) belirlenmesinde kullanılabilecek yöntemler geliştirilmiş ve sonrasında bu yöntemler hibritleştirme analizinde kullanılmıştır. Üstteki amaçlar doğrultusunda, bahsi geçen taşıtların güç dizini ve taşıt dinamiği modelleri sanal ortamda kurulmuştur. Elektrik-hibrit taşıtların enerji yönetim sistemlerinin algoritmaları literatürden araştırılmış ve özellikle Eşdeğer Enerji Minimizasyon Yöntemi (EEMY) daha basit olan kural tabanlı yöntemlere göre ne miktarda fayda sağlayacağı konusunda analizler yürütülmüştür. Özellikle EEMY'nin gerçek zamanlı sürüş çevrimine göre güncellenmesi tabanlı özgün bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntem kullanılarak % 50'ye varan yakıt tüketimi tasarrufu yapmanın mümkün olduğu tespit edilmiştir. Yöntem kapsamında, araç takip sistemlerinin kullanımı ile enerji yönetim sistemi parametrelerinin trafik yoğunluk bilgisine göre uyarlanması sağlanmıştır. Başka bir deyişle, sanal ortamda, trafiğe yeni katılan bir aracın, teorik olarak bulunduğu yol segmenti için hız zaman grafiğinin ne şekilde olacağı, yakın geçmişte bu yol segmentinde seyahat etmiş araçların araç takip sistemi verileri kullanılarak enerji sarfiyatı en aza indirilmiştir. Dolayısıyla, sürüş çevrimleri kullanılarak elde edilmiş algoritmaların kalibrasyonunu araç rotası için yapılmıştır. Çalışmanın son aşamasında üç tekerlekli, ön tekerlekleri elektrikli jant motorlu, arka tekerleği içten yanmalı motor tahrikli, paralel hibrit mimariye sahip bir taşıt üretilmiştir. Bu taşıtın taşıt kontrol bilgisayarına tezin teorik aşamaları esnasında tasarlanan hibrit enerji yönetim algoritmaları kodlanmıştır. Hacettepe kampüsünde hız-zaman verileri toplanmıştır. Elde edilen verilerden basitleştirilmiş bir sürüş çevrimi türetilmiştir. Kontrollü deneylerin yapılabilmesi adına Hacettepe Üniversitesi Otomotiv Laboratuvarında bulunan dinamometre deney düzeneği üzerinde özgün bir test prosedürü geliştirilmiştir. Test esnasında içten yanmalı motorun ve elektrikli jant motorlarının (sökülüp paralel bir araca monte edilerek) dinamometre tamburlarının eş zamanlı olarak tahrik etmesi mümkün kılınmıştır. Deneysel sonuçlar, tezin teorik aşamalarında da gösterildiği gibi, hibrit taşıtların kullanılması halinde, EEMY'nin, diğer yöntemlere göre, çok daha fazla yakıt tasarrufu sağlayabildiğini göstermektedir. Hem teorik hem de pratik sonuçlar sürüş çevrimi hakkında bilgi sahibi olunduğunda (ki bu şehir için yolcu taşımacılığında kullanılan taşıtlar için son derece geçerlidir), üstte bahsi geçen hibrit enerji yönetim algoritmasının yakıt tüketimini azaltmada büyük potansiyeli olduğunu kanıtlamaktadır.