LEE- Mekatronik Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 5
-
Ögeİleri sürücü destek sistemleri için bir fonksiyonel güvenlik uygulaması(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-05-26)İleri Sürücü Destek Sistemleri üzerinde ISO 26262'nin halihazırda var olan versiyonunun yetersizliği sonucunda ortaya çıkan yeni bir fonksiyonel güvenlik metodolojisi gerekliliği sonucunda tezin ilk amacı ortaya çıkmıştır. Bu amaç, ISO 26262'nin bu yeni teknolojiye uyarlanabilir bir versiyonunu ortaya koymaktır. Bunun için, var olan ISO 26262 standardizasyonuna, İleri Sürücü Destek Sistemleri ve tarihçesine ve ISO 26262'nin uygulama adımlarına değinilmiştir. Akabinde, bütün bu bilgiler ışığında İleri Sürücü Destek Sistemlerinde yaygın bir sistem olan İleri Acil Frenleme Sistemi (AEBS) fonksiyonu üzerinde örnek bir çalışma gerçekleştirilerek uyarlanan metodoloji tanıtılmıştır. İleri Acil Frenleme Sistemi, genellikle radar ve kameranın birlikte kullanılarak otomobil, motosiklet, yaya ve bisiklet gibi hedeflerin birlikte algılandığı sensör füzyonunun aktif olarak kullanıldığı bir fonksiyondur. Radarlar otomobilleri seçme konusunda daha efektif iken, kamera yaya tipi hedefleri seçmede daha büyük başarı göstermektedir. Bütün bu algılamanın gerçekleştiği karmaşık sistemlerde fonksiyonel güvenliğin gerekliliği tartışılmazdır. Bununla birlikte yollarda meydana gelen kazaların çoğunluğunun sürücü dikkatsizliğinden kaynaklandığı düşünülürse İleri Acil Frenleme Sistemi gibi akıllı bir teknolojinin fonksiyonel güvenliğin gerçekleştirildiği koşullarda trafik kazalarını büyük ölçüde engelleyeceği gerçeği yadsınamazdır. Dolayısıyla tezde otomotiv sektörüne daha büyük bir fayda sağlaması bakımından örnek fonksiyon olarak İleri Acil Frenleme Sistemi fonksiyonu seçilmiştir. Tezde ikincil bir amaç olarak hem İleri Sürücü Destek Sistemlerinin hem de fonksiyonel güvenliğin sektörde önem kazanmasıyla birlikte trendleşen bu iki alanın terminolojisinin Türkçe bir tez vasıtasıyla literatüre kazandırılarak Türkçe bir kaynak elde etmek hedeflenmiştir. Bu bağlamda ayrıntılı görseller ve kısaltmalarla tez Türk otomotiv sektörü için bir kaynak oluşturmaktadır.
-
ÖgeBattery management system design with embedded electrochemical impedance spectroscopy(Graduate School, 2023-04-27)Humanity is developing day by day in engineering and technical fields. Engineers and scientists all over the world are trying to take humanity one step further. As a result of these studies, the technology provides comfort in our daily lives. One of the best examples of this are transportation, mobility and automotive. Each year, the studies progressing cumulatively in this field have pioneered the presentation of more developed cars than the previous years, and to populate different transportation methods and concepts in our lives. Each development has been formed as a result of some needs. One of the most important motivations in the field of automotive is user requests, the limited resources and the environmental sensitivity. The transition to electric vehicles, one of the biggest revolutions in transportation, has undoubtedly accelerated due to the depletion of fuel resources and the environmental sensitivity. Fuels used to operate internal combustion vehicles are obtained from petrol. While the formation of a petrol reserve takes for thousands of years, the current reserves are running out. Considering the demand that will rise in transportation due to the population and industrialization increase over time, it is predicted that the petrol reserves will be drained in the coming years. In addition, as a result of reactions inside the internal combustion engine, harmful gases are produced and released into world atmosphere. These gases, which are released from millions of vehicles, accumulate in the atmosphere and disrupt the balance of nature. Therefore, humanity has now become unable to lean on to petrol fuels and have been in search of new fuel sources. In this context, the most innovative transportation methods seem to be hydrogen and electrical based. While the comparison of these two methods with each other is the subject of a separate study, this study will focus on the electrical transportation method and the batteries to be used in these means of transportation. Transportation has been mainly provided by internal combustion vehicles until today. This naturally allowed many engineers working on this field to accumulate a lot of knowledge cumulatively. Over the years, engineers have solved the problems in the designs one by one and have reached the present knowledge level by pushing the limits of the existing technology. There have been many developments in internal combustion engines and vehicles in areas such as safety, efficiency, practicality and comfort. However, electric vehicles that have just started to become widespread have opened a new page. Compared to internal combustion propulsion systems, studies on electric propulsion systems are still in their infancy. Engineers and scientists are conducting a lot of work to fill the gap in this field. One of the most basic components of electric vehicles are batteries. When we compare one to one with internal combustion vehicle, the battery group corresponds to the fuel tank of the vehicle. The first factors for the user, such as the range of the electric vehicle, the charge time and the performance at different temperatures, are completely related to the battery. When these factors are examined, they are all disadvantaged xx compared to internal combustion vehicles. This offers a negative effect for the market share of electric vehicles. While the criterias mentioned are the factors that the user will experience directly, there is also a factor that the user cannot experience, but in fact, which is even more important than all of them, which is safety. As can be seen from time to time, electric vehicles may caught fire while charging or in a traffic accident. It is not possible to extinguish it when a battery flames. Therefore, this is a great danger for both the vehicle's user and for those around. These situations show that there are many more things to develop in terms of both safety and user experience in the batteries of electric vehicles. Today, Li-ion type cells are widely used in the batteries of electric vehicles. These cells are preferred because they are one of the cell types that give the highest energy per kilogram. As a result of chemical reactions in these cells, electrical energy is generated, which provides power to traction. Battery cells have safe operating ranges. In particular, the voltage and temperature values of the cells should be within some ranges. Otherwise, chemical reactions in the cells come to an uncontrollable point and undesirable fires, explosions or structural deformations may occur. In addition, since these cells are non linear systems, it is not easy to predict the changes in their internal structures as a result of their use. For this reason, it is a research area in itself to predict the energy remaining in the battery of an electric vehicle and therefore the range it can go to. In order to overcome such difficulties, there is a control unit that manages the battery and this module is called the battery management system. In this study, a battery management system will be developed to ensure the safety of the electric vehicle battery and has a new method to estimate the chemical structure of the batteries. The developed battery management system will measure voltage, current and temperature values in the battery and check whether the battery is at safe ranges. It will take the necessary actions to prevent these values get dangerous. In addition, the battery will drive auxiliary elements in battery pack such as contactors. It will send the measurements and calculations taken over the battery over the communication channels and work in harmony with the other components in the vehicle. The designed battery management system will be scalable and the big battery packets will be able to managed with different number of battery management system modules. There are many methods to analyze the chemical structures of batteries. The most important of these is electrochemical impedance spectroscopy. In this method, an alternative current is sent to a battery cell in the laboratory environment and the voltage change in the cell terminals is monitored. This voltage change analyzed in the frequency domain and an idea is obtained about the chemical internal structure of the cell. In spite of obtaining valuable information as a result of this method, the devices that do this analysis are expensive, heavy and stationary devices that can be used only in the laboratory environment. Within the scope of this study, it is aimed to integrate such an analysis method into designed battery management system. Thus, the tests performed in the laboratory will be able to performed on the vehicle also, and the accuracy will increase for battery management system calculations. Within the scope of this study, the hardware of a battery management system will be developed. After circuit schematic and printing circuit board design completed, circuit board will be produced and prototyping work will be done. Low level drivers, battery management system algorithms and electrochemical impedance analysis algorithms will be developed on this board. The developed product will be tested on a battery pack and measurements will be taken. Taken measurements will be used to express cell structure as an equivalent circuit model. Application areas that product can be used and future studies will be discussed.
-
ÖgePaletli araçlar için otomatik transmisyonun dinamik modeli, kavrama parametre adaptasyonu ve kontrolü(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-17)Bu tez çalışmasında; paletli askeri araçlarda kullanılan otomatik transmisyonların vites değiştirme fonksiyonlarını gerçekleştirecek elektronik kontrol ünitesi kontrol algoritmaları tasarlanmıştır. Bu algoritmaların, transmisyonun dinamik modeli ile desteklenmesi sayesinde planet dişli sistemindeki kavramalarda herhangi bir hız ve basınç sensörü olmadan kontrol için gerekli değişkenler hesaplanmıştır. Kavramaların aşınması durumunda, kavrama parametreleri, yalnızca transmisyon giriş ve çıkış hızı sensörlerinden gelen bilgileri kullanan bir adaptasyon algoritması aracılığıyla kestirilmiştir. Bir yenilik olarak, atalet fazında dinamometredeki kalibrasyon işlemlerini kısaltacak, dayanıklı ve hassas kontrole olanak sağlayacak, dinamikleri doğrusal olmayan transmisyon sisteminde kullanılabilen, genetik algoritma ile optimize edilmiş bir PID kontrol tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan dinamik model, uyarlama algoritması ve kontrolör, bir MATLAB/Simulink-Simscape güç aktarma sistemi simülasyon modeli üzerinde test edilmiştir.
-
ÖgeÇamaşır makinelerinde yapay sinir ağları ile yıkama performansı ve enerji tüketiminin modellenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-23)Dünyada gelişen teknoloji ve mühendislik yetkinlikleriyle beraber endüstride bir rekabet ortamı oluşmuştur. İlgili sektör üreticileri fark yaratan ürünler otaya koymak için gelişen teknolojik adımları yakalamak ve ürünlerine değer katacak gelişmeleri takip etmek durumundadır. Özellikle tüketicinin doğrudan etkileşim halinde olduğu beyaz eşya ürünlerinde fark yaratan teknolojiler ön plana çıkmaktadır. Ancak ürünlere eklenen birçok yeni özellik beraberinde maliyetleri de doğurmaktadır. Aynı zamanda üreticiler için kaynak ve zaman yönetimi anlamında da ekstra yük getirmektedir. Bu nedenle ürünlerin ar-ge, tasarım ve üretim süreçleri ne kadar iyileştirilebilirse sektörde rekabetçi ve yenilikçi ürünler ortaya koyabilmek o kadar mümkün hale gelecektir. Üretilecek olan ürünlerin ar-ge ve tasarım aşamalarındaki test süreçlerinin iyileştirilmesi maliyet, kaynak ve zaman açısından üreticiler için olumlu katkı sağlamaktadır. Çamaşır makinaları günümüzde yaygın olarak kullanılan dayanıklı tüketim aletleridir. Su ve elektrik enerjisi ile çalıştıkları için, test süreçlerinde her bir çevrimdeki bu tüketimler ek maliyetlere ve aynı zamanda dünya kaynaklarının da tüketilmesine yol açmaktadır. Bununla birlikte zaman açısından da yeni ürün proje süreleri uzamakta ve teknolojik gelişimi yavaşlatmaktadır. Yani test süreçlerinin kısalması, hem sürdürülebilirliğe katkı yapacak, hem maliyetleridüşürecek hem de zamanın verimli kullanılmasına yol açacaktır. Tez kapsamında çamaşır makinalarının ar-ge ve tasarım süreçlerinde gerçekleştirilen test metotlarının kurulacak model yapısında incelenmesi ile çevresel sürdürülebilirliğe katkı sağlanması, üretici maliyetlerinin düşürülmesi ve zaman tasarrufu elde edilmesi amaçlanmaktadır. Çamaşır makinalarının sahip olduğu özelliklerin yanında, standartlarca belirlenmiş çeşitli sınırları da sağlıyor olması gerekmektedir. Bunlardan biri yıkama performansıdır. Çamaşır makinalarının temel özelliği olan yıkama işlemi, standartlarda belirlenmiş yöntemlerile ölçülebilmektedir. Üretilen çamaşır makinalarının da belirlenen limit değerin altına düşmeyecek etkinlikte yıkama performansına sahip olması gerekmektedir. Üreticiler ise bu sınır koşulu sağlayıp sağlamadığını test etmek için standart yıkama performansı testlerini laboratuvar oertamında gerçekleştirmektedir. Ancak farklı sınır koşullarından dolayı yıkama performansını sağlayabilmek adına birçok parametrenin optimize edilmesi gerekmektedir. Birden fazla parametrenin etki ettiği yıkama performansı hedef değerini yakalayabilmek adına yapılan bu deneme testleri ise su ve enerji tüketimlerinden dolayı beraberinde ekstra bir yük getirmektedir. Bu sebeple kurulacak model yapısı ile bu test sonuçlarının tahmin edilebilmesi hedeflenmektedir. Diğer bir yandan, standart olarak sağlanması gereken yıkama performansının belirli enerji tüketimi sınırları içerisinde gerçekleşiyor olması gerekmektedir. Üreticiler, üretilen çamaşır makinasının enerji tüketiminin, standartlarda belirlenen enerji sınıf aralıklarından hangisine denk geldiğini deklare etmek durumundadır. Doğal olarak daha düşük tüketime sahip enerji sınıfındaki ürünler son kullanıcı tarafından daha çok tercih edileceğinden yıkama performansı değerine olabilecek en düşük enerji tüketimi ile ulaşmak ana hedeftir. Bu nedenle yapılan performans testleri yerine yıkama performansını tahmin edecek model ihtiyacının yanında, optimum tasarımın yapılabilmesi için enerji tüketiminin de tahmin edilmesi gerekmektedir. Kurulacak enerji tüketimi modeli ile de enerji tüketimi değerinin test yapmadan tahmin edilebilmesi amaçlanmaktadır. Tez kapsamında kurulacak yıkama performansı ve enerji tüketimi tahmin modellerini elde edebilmek için öncelikle deneysel veriye ihtiyaç vardır. Bu amaçla laboratuvar ortamında deney istasyonları hazırlanmış ve standart yıkama performansı test sonuçları tüm analog ve dijital verileriyle birlikte toplanmıştır. Tahmin edilmek istenen yıkama performansı ve enerji tüketimi değerlerinin yanında model yapılarını girdi sağlayabilecek parametrelerin de değişimleri kaydedilmiştir. Toplanan verilerin analizi yapılarak yıkama performansı ve enerji tüketimi tahmin modelleri için ayrı ayrı girdi parametreleri seçilmiş ve çeşitli model yapıları oluşturulmuştur. Oluşturulan yapılardan en iyi performans gösteren modeller seçilmiştir. Elde edilen modeller sayseinde yıkama performansı ve enerji tüketimi için seçilen girdi parametresi değerleri verildiğinde yüksek doğrulukta sonuçlar alınmaktadır. Tezin ilk bölümünde literatürde çamaşır makinalarında gerçekleştirilen yıkama prosesine etki eden temel parametrelerden bahsedilmiştir. Ayrıca tezin ilk bölümünde çamaşır makinlarında geliştirilmiş makine öğrenmesi, yapay sinir ağı ve bulanık mantık algoritma çalışmalarından örnekler sunulmuştur. Yapılan çalışmalarda tahmin edilmesi kritik parametrelere yer verilmiş ve farklı yöntemler kıyaslanmıştır. Tezin ikinci bölümünde yıkama performansı ve enerji tüketimi modellerine veri girişi sağlamak amacıyla kurulan deney sisteminden, kullanılan ekipmanlardan ve ölçüm yöntemlerinden bahsedilmiştir. Bu bölümde ek olarak toplanan deneysel veri kümesi incelenmiştir. Verilerin makina özellikleri açısından yıkama performansı ve enerji tüketimine göre dağılımları gösterilmiştir. Tezin üçüncü bölümüden yıkama performansı modeli için girdi parametreleri seçilmiştir. Girdi parametrelerinin çıktı değerine etkileri detaylıca açıklanmıştır. Parametrelerin istatistiksel özellikleri elde edilmiş, girdi-çıktı parametreleri arasındaki lineer korelasyon ilişkileri çıkarılmıştır. Tezin bu bölümünde lineer yöntemlerin problemi çözümlemeye yetmeyeceği ve makine öğrenmesi yöntemlerinin denenmesi gerektiği yapılan lineer regresyon analizleri ile vurgulanmıştır. Bu amaçla aynı bölümde modelleme için kullanılacak yapay sinir ağları ile Levenberg-Marquardt geri yayılım algoritması açıklanmıştır. Kurulacak modelin algoritma parametreleri detayları ile verildikten sonra farklı katman ve nöron sayılarındaki yapay sinir ağı sonuçları elde edilmiş ve en iyi performansı veren modeller belrtilmiştir. Yapay sinir ağı modeli Matlab programı kullanılarak Levenberg-Marquardt geri yayılım öğrenme algoritmasının model parametre detayları değiştirilerek oluşturulmuştur. Tezin dördüncü bölümünde de yıkama performansı yapay sinir ağı modeline benzer şekilde enerji tüketimi modeli için de girdi parametreleri belirlenip lineer korelasyon ilişkileri belirtilmiştir. Lineer regresyon analizi sonuçları paylaşılmış ve enerji tüketimi modeli için de yapay sinir ağı modeli kurulmuştur. Yıkama performansı yapay sinir ağı modeli ile aynı ağ yapısı özelliklerinde modeller karşılaştırılmış ve en yüksek performansı veren model seçilmiştir Tezin beşinci bölümünde elde edilen model yapıları, ortak model arayüzü oluşturmak adına Simulink ortamına aktarılmış ve tasarım süreçlerinde kullanıma hazır hale getirilmiştir. İlgili girdi parametrelerinin değerleri verildiğinde elde edilen en iyi modellerin tahmini sonucu yıkama performansı ve enerji tüketimi değerleri elde edilebilmektedir. Tezin beşinci ve son bölümünde ise yapılan tez çalışmasının sonucuna ve gelecek çalışmalar için önerilere yer verilmiştir.
-
ÖgeEnergy-efficient velocity trajectory optimization using dynamic programming for electric vehicles( 2021-10-22)The electrification and autonomous systems developed in the automotive industry in the last decade bring different solutions. Many methods have been developed and still continue to be developed to reduce energy consumption in vehicles, especially with electrified, connected vehicle technologies and navigation systems. Speed trajectory optimization is part of these methods. The main motivation of speed trajectory optimization is to prevent excessive energy consumption due to driver driving style. In order to prevent this, information such as the slope and speed limit of the road to be traveled is used over the navigation system. When we consider only energy while optimizing the speed trajectory, the prolongation of the driving time will appear as a concern. Because if the vehicle goes faster, the energy consumed will increase quadratically. Therefore, optimization will always demand the vehicle to go slower in order to consume less energy and there must be a balance between energy and travel time. In this thesis, a study has been carried out that periodically updates the speed trajectory, which will ensure that the destination point and arrival time information are provided into the navigation system by the driver while consuming the least energy in the given time. The dynamic Programming (DP) method is used to solve this problem. Dynamic programming always presents the global optimum behavior under the given boundary conditions. The speed of the vehicle was used as the only state variable and its optimization was performed separately over the distance stages. The average speed required to reach the destination on time, based on the destination point and travel time information obtained from the navigation system, is given as an input to the optimization, and the DP state space is constantly updated. The main reason for this is to reduce the memory load required by DP. Thus, a fixed number of states are scanned. But the scanned range values are updated according to this speed input. A longitudinal vehicle model was used for optimization. The limits of the powertrain are also part of the optimization as a boundary condition. Before the optimization is run, a pre-calculation is also made to include the states where the transition between states is possible only in the optimization. Thus, it is aimed to shorten the calculation time by not including the unreachable situations in the optimization. Optimization takes place along a certain horizon. The speed trajectory calculated for this horizon is transmitted to the vehicle speed control unit as an input. The vehicle follows this speed profile. The optimization is updated again after a certain period of time and transmits the speed trajectory calculated for the next horizon to the vehicle. The purpose of this is if the vehicle cannot follow the given speed for any reason during real driving, the optimization is performed again based on the new conditions. This allows the vehicle to progress in real-time using the speed trajectory closest to the global optimum. In the study, simulation and analysis of the all-electric truck were carried out on two different slope routes. Tests were performed with different fixed velocity values and velocity profiles produced by velocity trajectory optimization in both routes. As a result of the simulations carried out, it has been observed that up to 4% of energy consumption and up to 2.5% of the targeted time are saved. Thanks to the proposed adaptive weight factor, it has been observed that the time-energy balance is maintained for different routes, arrival times, and vehicle parameters.