Hafif Raylı Sistem Aracına Hibrit Bir Sistem Entegre Edilmesinin Sistem Parametreleri Üzerine Etkileri

Bu çalışmanın amacı, hafif raylı 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 Elektrolit 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 verdiği ve hidrojen tüketimi açısından daha tercih edilebilir olduğu görüldü.

The Effects of Integration of a Hybrid System on System Parameters in a Light Rail System Vehicle

The aim of this study is to examine the changing of current demanded by the vehicle, fuel cell output voltage, instantaneous hydrogen consumption, battery output voltage and battery charge status with time in the light rail hybrid vehicle. The hybrid vehicle consists of a Proton Exchange Membrane fuel cell module and a Lithium-Ion battery module. In order to realize this aim, only five stations route of the light rail line in Kayseri was chosen as pilot region and hybrid systems designed to examine two different cases. Case 1 is where the rail vehicle is driven by the fuel cell module, the regenerative current generated during braking is stored in the battery module and this stored energy is used in auxiliary systems. Case 2 is where the vehicle is driven by a Lithium-Ion battery module and the fuel cell module is only used to charge the battery module. Mathematical models were derived for these two cases and these models were coded in MATLAB / Simulink program and solutions were realized. According to the results, it is seen that Case 2 is more preferable in terms of responding to the instantaneous demand current according to Case 1 and in terms of hydrogen consumption.

___

  • [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 cellultracapacitor 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.
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 2014
  • Yayıncı: BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Otlatma Olgunluğu Döneminde Hindiba (Cichorium intybus L.) ile Bazı Baklagil ve Buğdaygil Yem Bitkileri Karışımlarının Ot Verimi ve Otun Bazı Özelliklerinin Belirlemesi

Mehmet CAN, İlknur AYAN

NACA 0015 Kanat Profilinin Etrafındaki Akışın Firar Kenarından Akış Emme ile Kontrol Edilmesi

Tahir DURHASAN

Aktif Karbon Destekli Nano Boyutlu Sıfır Değerlikli Demir ile Sulu Ortamlardan Fosfat Giderimi: Cevap Yüzey Yöntemi ile İşletme Parametrelerinin Optimizasyonu

Müslün Sara TUNÇ

DÖNER TEPSİLİ KABİN TİPİ KURUTUCUDA KAVUNUN KURUMA KARAKTERİSTİĞİNİN İNCELENMESİ

Abdullah AKBULUT, Halit ARAT, Oğuz ARSLAN

Dikey Eksenli Rüzgâr Türbinleri-Küçük Ölçekli Uygulamalar

Sema KELEŞ ÇETİN, Mustafa Serdar GENÇ, Ferhat DALDABAN

Ticari Saflıkta Titanyumun Akımsız Ni-B Kaplaması ile Yüzey Özelliklerinin Geliştirilmesi

Ferda MİNDİVAN, Harun MİNDİVAN

Effect of thermosonication on some bioactive, sensory analysis and microbiological properties of yellow watermelon juice using response surface methodology

Seydi YIKMIŞ

Hafif Raylı Sistem Aracına Hibrit Bir Sistem Entegre Edilmesinin Sistem Parametreleri Üzerine Etkileri

Gülşah ELDEN, Abdurrahim TANŞU

Çevre Sıcaklığının Dolaşımlı Akışkan Yataklı Kazanın Ekserji Performansı Üzerindeki Etkisi

Mesut YAZICI, Ramazan KÖSE

Grafen Nanoparçacık Boyutunun Katkılı Faz Değişken Malzemelerin Termal Özelliklerine Etkisi

Ümit Nazlı TEMEL, Eyüp ERDİŞ