Design and implementation of a new battery topology for electric vehicles: Hybrid battery system

Abstract

Bu çalışmada tam elektrikli araçların düşük performans, kısa menzil gibi problemlerinin çözümü için Hibrid Batarya Sistemi olarak adlandırılan bir enerji sistemi önerilmiştir. Benzetimlerde kullanılmak üzere batarya modelleri incelenmiş özgün sayısal bir batarya modeli önerilmiş, önerilen modelin geçerliliği deneyler yardımıyla gösterilmiştir. Ayrıca çalışma kapsamında bataryanın kullanılabilir kapasitesini gösteren bir model daha geliştirilmiştir. Ancak tercih edilen enerji yönetim stratejileri nedeniyle bu model çalışmanın ilerleyen bölümlerinde kullanılmamıştır. Genel olarak Hibrid Batarya konsepti birisi yüksek enerji yoğunluğuna, diğeri yüksek güç yoğunluğuna sahip iki farklı bataryanın birlikte kullanılmasına dayanmaktadır ve temel amaç bataryalar arasındaki enerji dağılımının kontrol edilmesidir. Tez kapsamında öncelikle pasif bir enerji yönetim sistemi tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Ancak nihai hedef olarak dengeleme özelliğine de sahip aktif bir enerji yönetimi önerilmiş, tasarımı ve analizi yapılmış ve gerçekleştirilmiştir.

In this work, a new energy management system called Hybrid Battery System (HBS) is proposed in order to recommend a solution to drawbacks of battery electric vehicles, which are short driving range and low performance. Existing battery models are investigated, and a novel analytical battery model is proposed to use in simulations. The model is validated by experiments. Furthermore another model which indicates the relative capacity is also developed in the study. But this model become redundant because of the energy management strategy of HBS. In general HBS consists of two different cells where one of them has high energy and the other has high power densities. Hybrid Battery concept is based on simultaneous use of the cells and the major task is to control energy share between the cells. At first a passive energy management system is proposed and constructed. However an active energy management system with battery voltage balancing feature is designed, analysed, simulated and built as the objective.