Demiryolu Araçlarında LFP Batarya ve Yerli BMS Tabanlı Enerji Yönetim Sistemi: T3 Moda Hattı Saha Uygulaması

Demiryolu Araçlarında LFP Batarya ve Yerli BMS Tabanlı Enerji Yönetim Sistemi: T3 Moda Hattı Saha Uygulaması

Raylı sistem araçlarında yardımcı güç sistemleri; aydınlatma, kontrol devreleri, kapı mekanizmaları, haberleşme altyapısı ve acil durum fonksiyonlarının kesintisiz çalışması açısından kritik bir rol üstlenmektedir. Bu sistemlerde enerji sürekliliğinin güvenilir şekilde sağlanması hem işletme emniyeti hem de yolcu konforu açısından temel gereksinimler arasında yer almaktadır. Geleneksel olarak bu ihtiyaç kurşun asit batarya grupları ile karşılanmaktadır. Ancak sınırlı çevrim ömrü, yüksek bakım gereksinimi, düşük enerji yoğunluğu ve ağırlık dezavantajı gibi nedenlerle bu bataryalar modern raylı sistem işletmeciliğinin beklentilerini karşılamakta yetersiz kalmaktadır.

Geliştirdiğimiz proje kapsamında, yardımcı güç sistemlerinde kullanılan kurşun asit bataryalar yerine Lityum Demir Fosfat (LFP) tabanlı batarya teknolojisi ve bu yapıyı yöneten tamamen yerli bir Batarya Yönetim Sistemi (BMS) altyapısı devreye alınmıştır. Bu çalışma ile daha uzun ömürlü, güvenli ve düşük bakım gerektiren bir enerji sistemi oluşturulurken, sistem kontrolü ve veri yönetiminde dışa bağımlılığın azaltılması hedeflenmektedir.

LFP batarya teknolojisi; yüksek termal kararlılığı, uzun çevrim ömrü, düşük iç direnç değeri ve güvenli çalışma karakteristiği ile raylı sistem uygulamaları için önemli avantajlar sunmaktadır. Bu kimya, 3000 çevrimin üzerinde kullanım ömrü sağlayabilmekte ve düşük termal kaçak riski sayesinde işletme güvenliğini artırmaktadır. Bununla birlikte, lityum tabanlı sistemlerin güvenli ve verimli çalışabilmesi için gelişmiş izleme ve kontrol altyapısı gerekmektedir. Geliştirilen BMS çözümü, batarya performansını hücre seviyesinde izleyen, koruma ve dengeleme fonksiyonlarını yöneten ve işletme verilerini analiz edilebilir hale getiren bütüncül bir enerji yönetim yaklaşımı sunmaktadır.

BMS donanımı; hücre voltaj ölçümü, akım ve sıcaklık sensörleri, koruma röleleri ve hücre dengeleme altyapısını içermektedir. Sistem, RS485 haberleşme üzerinden araç altyapısı ile veri alışverişi sağlamakta; Wi-Fi ve Bluetooth tabanlı bağlantı ile uzaktan izleme imkanı sunmaktadır. Donanım tasarımında raylı sistem elektromanyetik uyumluluk gereksinimleri dikkate alınmıştır. Gösterge paneli ve kablosuz bağlantı altyapısı sayesinde sistem durumu uzaktan takip edilebilmekte ve veri temelli bakım uygulamaları için gerekli altyapı oluşturulmaktadır.

BMS’in gömülü yazılım altyapısında batarya performansının izlenmesine yönelik gelişmiş algoritmalar kullanılmaktadır. Şarj durumu (SOC), coulomb sayımı ve gerilim tabanlı düzeltme yöntemlerinin birlikte kullanılmasıyla hesaplanmakta; sağlık durumu (SOH) tahmini, hücre dengeleme ile aşırı akım, gerilim ve sıcaklık koruma fonksiyonları sistem tarafından sürekli olarak yönetilmektedir. İşletme verileri kayıt altına alınarak araç izleme arayüzüne aktarılmakta ve veri temelli bakım uygulamalarına altyapı sağlanmaktadır.

Geliştirdiğimiz LFP batarya ve yerli BMS tabanlı enerji yönetim sistemi, T3 Moda Nostaljik Tramvay Hattımızda saha uygulamasına alınmıştır. Sistem, 20 Kasım 2025 tarihi itibarıyla bir araç setine entegre edilerek aktif işletme koşullarında çalışmaya başlamıştır. Bu uygulama ile laboratuvar ve test ortamında elde edilen sonuçların gerçek işletme yükleri ve çevresel koşullar altında doğrulanması sağlanmaktadır.

Saha çalışmaları kapsamında batarya gerilimi, akım, sıcaklık ve doluluk oranı gibi temel parametreler anlık olarak izlenmekte ve sistem performansı gerçek işletme senaryoları altında değerlendirilmektedir. İlk gözlemler, LFP batarya sisteminin yük altında gerilim stabilitesi ve toparlanma performansının kurşun asit bataryalara kıyasla daha yüksek olduğunu göstermektedir. Daha stabil deşarj karakteristiği ve düşük gerilim düşümü sayesinde yardımcı sistemlerin daha kararlı çalışması sağlanmaktadır. Uzun vadede bakım ihtiyacının azalması ve batarya değişim periyotlarının uzaması ile toplam sahip olma maliyetinde önemli bir iyileşme hedeflenmektedir.

Bu çalışma ile raylı sistem araçlarında veri odaklı ve uzun ömürlü bir enerji yönetim yaklaşımı uygulanmaktadır. Elde edilen işletme verileri, sistem performansının izlenmesine ve bakım süreçlerinin optimize edilmesine katkı sağlamaktadır.

Gelecek dönemde çözümün farklı araç tiplerine yaygınlaştırılması, enerji geri kazanım sistemleri ile entegrasyonu ve EN 50155, EN 45545 ve IEC 62619 standartlarına tam uyumluluk kapsamında doğrulama çalışmalarının sürdürülmesi planlanmaktadır.

LFP batarya ve yerli BMS tabanlı bu çözüm ile raylı sistem araçlarında yüksek performanslı, uzun ömürlü ve işletme maliyetlerini azaltan bir enerji yönetim altyapısı oluşturulmakta; demiryolu sektöründe sürdürülebilir ve ölçeklenebilir teknolojilerin yaygınlaştırılmasına katkı sağlanmaktadır.

Fatih Gültekin
Metro İstanbul
Genel Müdür Yardımcısı