Yeniden doldurulabilir ikincil bataryalar; cep telefonu, dizüstü bilgisayar gibi elektronik cihazların, taşınabilirlik ihtiyacını karşılamak amacıyla birincil bataryaların ekonomik ve uzun ömürlü alternatifleri olarak piyasaya çıkmış olsa da günümüzde hava araçlarından otomobillere kadar her türlü elektrikle çalışan sisteme güç vermektedir. Yeniden doldurulabilir bataryaları güvenli ve verimli olarak kullanmak amacıyla durumunu anlık olarak izleyen ve kontrol edebilen batarya yönetim sistemleri görev yapmaktadır.
Batarya yönetim sistemleri, sensörler vasıtasıyla yük altındaki bir bataryanın terminalinden akımı ve gerilimi sürekli olarak ölçer. Bataryanın deşarjı esnasında aşırı boşalmasını ve çok yüksek akım çekilmesini önleyerek güvenliği sağlamanın yanı sıra bataryanın anlık kapasitesi, sağlığı, kalan ömrü gibi durumlarını hesaplanmak için tahmin algoritmaları çalıştırır. Tahmin edilmeye çalışılan batarya durumları içerisinde, batarya kapasitesi (SOC-State of charge), bataryayı kullanan aracın görevine başlamadan önce uygun planlamayı yapabilmesi ve görev esnasında uygun stratejiyi belirleyebilmesi için kritik bir parametre olarak ön plana çıkmaktadır. Batarya kapasitesini hesaplamak için literatürde; coulomb sayacı, açık devre gerilim tahmini, elektrokimyasal empedans spektroskopi, elektriksel eşdeğer devre modelleri, elektrokimyasal hücre modelleri, uyarlamalı filtre temelli kestirim ya da yapay zeka temelli tahmin yöntemleri bulunmaktadır.
Bu çalışma kapsamında, kestiricinin donanımı ve gerçek zamanlı yazılımı hazırlanarak, sabit kanatlı elektrik motor tahrikli insansız hava aracı üzerinde denenmiştir. Tahmin algoritmasının gerçek zamanlı olarak bir mikro denetleyici üzerinde koşması sebebiyle, önerilen tahmin yöntemlerinden, doğruluk hassasiyet ve karmaşıklık takası göz önünde bulundurularak, genişletilmiş kalman filtresi uygulanmıştır. Batarya model parametrelerinin ölçülmesi ve test edilmesi amacıyla laboratuvar ortamı kurulmuş ve benzetim çalışmaları yapılmıştır. Hava aracı üzerinde bulunan batarya kestirici donanımının çıktıları ile benzetim sonuçları karşılaştırılarak, sonuçları gösterilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Yeniden doldurulabilir bataryalar, İkincil bataryalar, Batarya kapasitesi tahmini, Kalman filtresi
|