Hidrojen yakıt hücreli araçlarda kontrol stratejisi geliştirilmesi

Abstract

Hidrojen yakıt hücreli araçların gelişim sürecinin hızlanmasıyla, araçta depolanan enerjiyi en üst düzeye çıkarmak ve aracı yüksek verimlilikle kullanmak oldukça önemli hale gelmiştir. Bir hidrojen yakıt hücreli araçta bulunan yakıt hücresi, ani ve yüksek güç taleplerinde tek başına yeterli değildir. Bu sorunun çözümü için yakıt hücresiyle birlikte yüksek enerji yoğunluğuna sahip batarya ve yüksek güç yoğunluğuna sahip süperkapasitör teknolojileri, aracın ekstra güç ve enerji taleplerini karşılamak için kullanılır. Bu çalışmada birincil enerji kaynağı olarak bir proton değişim membranlı yakıt hücresi (PEMFC) ve enerji depolama teknolojisi olarak da bir lityum iyon batarya ile bir süperkapasitör kullanılmıştır. Bu teknolojiler, aracın çekiş motorunun ihtiyacı olan gücü uygun şekilde sağlamak için DC/DC güç dönüştürücüleri ile DC baraya bağlanmıştır. Böylece aracın sistem performansı, elektrik şebekesinden bağımsız olarak incelenmiştir. Burada uygun bir enerji yönetim sistemi ile iyi tasarlanmış bir kontrol stratejisi geliştirilmiş ve bu da hem verimliliği hem de araç dinamiklerini artırmıştır. Sonuçlar hidrojen yakıt tüketimi, enerji verimliliği ve kontrol sistemlerinin sürdürülebilirliği açısından analiz edilmiştir.

With the acceleration of the development process of hydrogen fuel cell vehicles, it has become very important to maximize the energy stored in the vehicle and to use the vehicle with high efficiency. The fuel cell in a hydrogen fuel cell vehicle alone is not sufficient in sudden and high power demands. To solve this problem, the fuel cell, the battery with high energy density and the supercapacitor with high power density are used to supply the vehicle's extra power and energy demands. In this study, a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) was used as the primary energy source, and also lithium-ion battery and a supercapacitor were used as the energy storage technology. These technologies are connected to DC-bus with DC/DC power converters to provide the power needed by the vehicle's traction motor. Thus, the system performance of the vehicle has been examined independently of the power grid. Here, a well-designed control strategy was developed with an appropriate energy management system, which increased both efficiency and vehicle dynamics. The results have been analyzed in terms of the sustainability of hydrogen fuel consumption, energy efficiency and control systems.