Design of a high-efficiency battery charging system based on MPPT for electric vehicles

Abstract

Günümüzde dünya nüfusunun hızla artması ve teknolojinin gelişmesiyle enerji ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Gereken enerjinin büyük bir kısmının fosil yakıtlardan üretildiği, fosil yakıtların sınırlı olması ve zararlı çevresel etkileri göz önüne alındığında yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişin önemi ortaya çıkmaktadır. Dolayısıyla güneş, rüzgâr ve jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynakları rağbet görmeye başlamıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının yaygınlaşması ile elektrikli araçlara yönelimin önü açılmıştır. Batarya teknolojisi ve batarya şarj sistemlerinde gerçekleşen gelişmelerle elektrikli araçlar için verimi yüksek batarya şarj sistemleri geliştirilmeye başlanmıştır. Bu çalışmada, elektrikli araçlar için önem arz eden batarya şarj sisteminin güneş enerjisi tabanlı tasarımı gerçekleştirilmiştir. Güneş enerjisinden maksimum gücün elde edilebilmesi için farklı Maksimum Güç Noktası Takibi (MPPT) algoritmaları kullanılarak sonuçlar kıyaslanmıştır. Enerjinin maksimum verimle yüke aktarılabilmesi için ise Sıfır Gerilimde Anahtarlama (ZVS) tekniği uygulanan SEPIC DC-DC dönüştürücü kullanılmıştır. Sıfır gerilimde anahtarlama tekniği kullanılarak yumuşak anahtarlama ile anahtar üzerindeki kayıplar azaltılmıştır. Sistemde güç değişimine göre görev döngüsü ve frekans değişimi gerçekleştirilmektedir. Sistemin benzetimi PSIM ile yapılmıştır. 400-600-1000-500 W/m2 ışınım değerlerinde Değiştir & Gözle (D&G) ve Artan İletkenlik (Aİ) algoritmaları için güç takibi ve sistem verimi açısından karşılaştırma yapılmıştır. Her iki algoritmanın da panel gücünü başarılı şekilde takip ettiği ve verimlerinin %99’un üzerinde olduğu gözlemlenmiştir. Maksimum gücün aktarılmasında en yüksek verim %99,86 değeri ile Artan İletkenlik algoritmasında sağlanmıştır.