HAFİF RAYLI SİSTEM ARACINA HİBRİT BİR SİSTEM ENTEGRE EDİLMESİNİN SİSTEM PARAMETRELERİ ÜZERİNE ETKİLERİ

Öz Bu çalışmanın amacı, hafif raylı bir hibrit sistem aracında araç tarafından talep edilen akımın, yakıt hücresi modülü çıkış geriliminin, anlık hidrojen tüketim miktarının, batarya çıkış geriliminin ve batarya şarj durumunun zamanla değişimini incelemektir. Hibrit sistem Proton Değişim Membranlı yakıt hücresi modülü ve Lityum-İyon batarya modülünden oluşmaktadır. Bu amacı gerçekleştirmek için, Kayseri ilinde bulunan hafif raylı sistem hattının sadece beş istasyonluk güzergahı pilot bölge olarak seçilip iki ayrı durumun incelendiği hibrit sistemler tasarlandı. Durum 1, raylı sistem aracının yakıt hücresi modülü ile tahrik edildiği, frenleme esnasında çıkan rejeneratif akımın batarya modülünde depolandığı ve bu depolanan enerjinin yardımcı sistemlerde kullanıldığı durumdur. Durum 2 ise aracın Lityum-İyon batarya modülü ile tahrik edildiği ve yakıt hücresi modülünün sadece batarya modülünü şarj etmek için kullanıldığı durumdur. Bu iki durum için matematiksel modeller oluşturuldu ve bu modeller MATLAB/Simulink programında kodlanarak çözümler gerçekleştirildi. Elde edilen sonuçlara göre, Durum 2'nin Durum 1'e göre anlık talep edilen akıma hızlı cevap vermesi ve hidrojen yakıtı tüketimi açısından daha tercih edilebilir olduğu görülmektedir.

Anahtar Kelimeler:

Proton Değişim Membranlı Yakıt Hücresi, Lityum-iyon Batarya, Hafif raylı sistem aracı

PDF

___

[1] Chen, Q., Gao, L., Dougal, R., & Quan, S. (2009). Multiple model predictive control for a hybrid proton exchange membrane fuel cell system. Journal of Power Sources, 191 (2), 473–482.

[2] Khaligh, A., Li, Z. (2010). Battery, Ultracapacitor, Fuel Cell, and Hybrid Energy Storage Systems for Electric, Hybrid Electric, Fuel Cell, and Plug-In Hybrid Electric Vehicles: State of the Art. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 59, 6, 2806 - 2814.

[3] Bubna, P., Advani, S., Prasad, A. (2012). Integration of batteries with ultracapacitors for a fuel cell hybrid transit bus. Journal of Power Sources, 199, 360–366.

[4] Bauman, J., & Kazerani, M. (2009). An Analytical Optimization Method for Improved Fuel Cell–Battery–Ultracapacitor Powertrain. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 58 (7), 3186 - 3197.

[5] Fernandez, L., Garcia, P., Garcia, C. A., Jurado, F. (2011). Hybrid electric system based on fuel cell and battery and integrating a single dc/dc converter for a tramway. Energy Conversion and Management, 52 (5), 2183–2192.

[6] Bauman, J., Kazerani, M. (2008). An improved powertrain topology for fuel cell-battery-ultracapacitor vehicles. IEEE International Symposium on Industrial Electronics. Cambridge, UK: IEEE.

[7] Vural, B., Erdinc, O., Uzunoglu, M. (2010). Parallel combination of FC and UC for vehicular power systems using a multi-input converter-based power interface. Energy Conversion and Management, 51, (12), 2613–2622.

[8] Vural, B., Boynuegri, A., Nakir, I., Erdinc, O., Balikci, A., Uzunoglu, M.,. Dusmez, S. (2010). Fuel cell and ultra-capacitor hybridization: A prototype test bench based analysis of different energy management strategies for vehicular applications. International Journal of Hydrogen Energy, 35, 20, 11161–11171.

[9] Gao, W. (2005). Performance comparison of a fuel cell-battery hybrid powertrain and a fuel cell-ultracapacitor hybrid powertrain. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 54 (3), 846 - 855.

[10] Kisacikoglu, M., Uzunoglu, M., Alam, M. (2009). Load sharing using fuzzy logic control in a fuel cell/ultracapacitor hybrid vehicle. International Journal of Hydrogen Energy, 34 (3), 1497–1507.

[11] Lia, Q., Chena, W., Lia, Y., & Liub, S. (2012). Energy management strategy for fuel cell/battery/ultracapacitor hybrid vehicle based on fuzzy logic. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 43(1), 514–525.

[12] Lin, W.-S., Zheng, C.-H. (2011). Energy management of a fuel cell/ ultracapacitor hybrid power system using an adaptive optimal-control method. Journal of Power Sources, 196, (6), 3280–3289.

[13] Takizawa, K., Kondo, K. (2010). A designing method of the power source specifications for hybrid powered traction systems with fuel cells and EDLCs. International Conference on Electrical Machines and Systems. IEEE.

[14] Yoneyama, T., Yamamoto, T., Kondo, K. (2007). Fuel cell powered railway vehicle and experimental test results. European Conference on Power Electronics and Applications. Aalborg, Denmark: IEEE.

[15] Wang, Y.-X., Ou K., Kim Y.-B. (2017). Power source protection method for hybrid polymer electrolyte membrane fuel cell/lithium-ion battery system. Renewable Energy. 111, 381-391.

[16] Arista ,A.A., Agnello, G., Napoli, G., V. (2017). Antonucci Study and design of a hybrid electric vehicle (Lithium Batteries-PEM FC) International Journal of Hydrogen Energy. 42(5), 3166-3184.