Hibrid araç modellemesinde “bataryalar” nasıl modellenir?
Hibrid elektrikli araçlarda aracın durumunu ve karakteristiğini belirleyen en önemli bileşenlerden biri bataryadır. Yakıt tüketimi ve araç emisyonlarının düşürülmesi için yapılan optimizasyon çalışmalarında, batarya şarjı, batarya şarj derinliği, batarya ömrü denklemlerde ilk sırada ifade edilen büyüklüklerdir.
Batarya iç direnci Ri, batarya şarj miktarı (SOC) ile batarya sıcaklığının fonksiyonu olarak modelde tablolardan elde edilmektedir. Şarj ve deşarj sırasında, bataryadan çekilen veya batarya terminaline verilen akım büyüklüğü I, batarya açık devre voltajı Voc ve iç direnç kullanılarak hesaplanmaktadır.
Batarya şarj miktarı (SOC) genellikle bataryada kalan şarj’ın Q(t), batarya nominal kapasitesine Q0 oranı olarak verilmektedir. Bu değer 0-1 arasında değişmektedir.
Batarya iç dirençleri nedeniyle, batarya terminalindeki güç ile batarya iç gücü farklı olduğundan batarya verimi hesaplanabilmektedir. Verim, batarya şarj seviyesi ve iç dirençlerin bir fonksiyonudur.
Batarya iç direnci, batarya şarjı SOC ve batarya sıcaklığına göre değişim göstermektedir. Düşük sıcaklıklarda batarya iç direnci daha yüksektir. Bu nedenle, bataryanın çalışacağı hava şartları dikkate alınmalıdır.
Hibrid elektrikli araç kontrolünde hibridleştirmenin potansiyelinden tam anlamı ile yararlanabilmek için tüm sistemlerin en verimli oldukları bölgelerde çalıştırılmaları gerekmektedir. Bu nedenle eğer batarya ve elektrik motoru verimleri elde edilebilir ise bu cihazları en verimli oldukları bölgelerde çalıştırabilecek algoritmalar geliştirilebilir.
Batarya servis ömürlerinin henüz istenilen seviyelerde olmaması nedeniyle, batarya ömrünü uzun tutmak için hem batarya sıcaklığı hem de batarya şarj süresi, akım derinliği gibi batarya parametreleri iyi bir şekilde yönetilmelidir.
Kaynak: Ali Boyalı, Hibrid Elektrikli Yol Taşıtlarının Modellenmesi ve Kontrolü, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 2008.
