Seri Hibrid Elektrikli Araç Mimarisi

0
3162
Seri Hibrid Elektrikli

Hibrid elektrikli araç kavramını çok uzun zamandan beri duymaktayız. Peki ama gerçekten de hibrid kavramının ne olduğunu ve farklı mimarilerinin olabileceğini düşünüyor muydunuz? Kısaca hibrid elektrikli araçlar 2 yada daha fazla enerji kaynağından en az birisinin elektrik enerjisi verdiği araç olarak kabul edilir. Bu enerjilerin güç aktarmasına nasıl bağlanacağına göre ise farklı mimari tasarımlar oluşmaktadır. Günümüzde kullandığımız araç mimarileri bir içten yanmalı motoru ana enerji kaynağı olarak kabul eder ve tüm güç bağlantıları ve aktarımlar buna göre şekillenir. Kullandığımız çoğu araçlarda ya düz vites ya da otomatik vites seçenekleri mevcuttur. Bu klasik şanzıman ister istemez yakıt performansını olumsuz etkilemekte ve daha karışık yapılara sahip olmaktadır.

Daha Temiz Bir Dünya için Daha Az Yakıt Emisyonu

Günümüzde gittikçe artan karbon emisyonu doğal olarak iklimleri etkilemekte ve her soluk alışımızda bizlere doğrudan teshiri olmaktadır. Büyük şehirle de bu daha da göze çarpmakta, hava şartlarına göre akşam saatlerinde kirli havanın kokusunu alır bile olduk. Peki hibrid araçlar bize bu konuda ne sağlayacak? Aslında çoğu kişi hibrid kavramını benzinden tasarruf ettirecek bir teknoloji olarak baksa da şu anda bu olgu tam olarak gerçekleşecek gibi değil. Bunun en büyük sebepleri bu araçların alım maliyetlerinin çok yüksek olmasıdır. Aracı aldığınızda aslında 10 senelik yakıt paranızı peşin ödemişsiniz gibi bir durum ile karşılaşılıyor. Bunu amorti etmek için aracı ne kadar süre kullanacaksınız, ayrıca bu araçların bakım maliyetleri ve teknolojisinin çabuk ilerlemesine bağlı olarak aracın batarya teknolojisine uygun ilerde yedek parça temini gibi sorunlar en büyük kabusları…

Seri Hibrid Elektrikli araç

İleride gelecek teşvikler ve olanakların artması ile şüphesiz bu sorunlar hızlı bir şekilde kalkacaktır. En çok merak ettiğimiz konulardan birisi bu sistem yakıt tasarrufunu nasıl sağlıyor. Günümüz araçları tüm güç gereksinimi bir içten yanmalı motordan sağlarken hibrid araçlarda bu güç paylaştırılıyor. Klasik araç motorları Otto veya Dizel çevrimlerine  göre çalışırken bu araçlar verimi daha yüksek Atkinson çevrimine göre tasarlanıyor. Atkinson çevriminin verimi yüksek olmasına karşın sağladığı güç Otto ve Dizel Motorlara göre daha düşüktür. Yani performansta bir düşüş söz konusudur. Ancak, veriminin daha yüksek olması bizlere yakıtın daha etkin kullanılacağını buna bağlı olarak da yakıtın daha az harcanacağını gösteriyor. Peki ama performanstan kaybımız ne olacak? Araç ile yokuş yukarı çıkarken ne olacak? İşte tam olarak burada hibrid teknolojisi devreye giriyor. İçten yanmalı motordaki performans kayıpları, bir elektrik motorunun devreye girmesi veya ortak çalışmalarıyla bu güç düşüşü telafi ediliyor. Bunun en büyük avantajı klasik motorlara göre daha küçük boyutlu ( veya litresi daha az ) içten yanmalı motorların seçilebilmesi. Böylece bu teknoloji ile verimi daha fazla ve boyutu daha küçük olan motorlar kullanılmış olunuyor.

Seri Hibrid Elektrikli Araç

Şimdi gelelim bu İçten yanmalı motor ve elektrik motorunu birbirine nasıl bağlayacağız onu inceleyelim. Elektrik devrelerinden aşina olduğumuz seri ve paralel bağlamanın bir benzeri olarak burada da aslında aynı olgunun Mekaniksel olarak gerçekleşmesi söz konusudur. Ancak bu mimariler seri-paralel olmakla sınırlı değilir. Mimarileri Karma hibrid, plug-in hibrid, hem seri hem paralel, hidrolik hibrid gibi bir çok mimarisi bulunmaktadır. İlk olarak inceleyeceğimiz sistem seri hibrid elektrikli araç mimarisi olacaktır.

Seri Hibrid Araçlarda, içten yanmalı bir motorun mekanik çıkışı bir Güç dağıtım ünitesi – PSD ( Power Split Device ) ile jeneratör ve elektrik motoruna bağlıdır. Bataryalarda depolanmış enerji ile yada jeneratördeki enerji tarafından tahriklenen bir elektrik motoru, tekerlekleri hareket ettirir. Elektrik motoru doğrudan motordan veya bataryalardan yada her ikisinden elektrik akımını alabilir.

Seri Hibrid Elektrikli Araç Mimarisi

İçten yanmalı motor, tekerlerden ayrılmış olduğundan motorun hızı taşıtın hızından ayrı olarak kontrol yapılabilir. Bu sadece motor kontrolünü basitleştirmekte kalmaz daha önemlisi motorun çalışmasını optimum hızda ve en iyi yakıt ekonomisinde elde etmeyi mümkün kılar. Bu ayrıca motor konumunda da esneklik sağlamış olur. İçten yanmalı motor, jeneratöre bağlı olduğundan tekerleklere doğrudan mekaniksel olarak bağlı değildir. Böylece hibrid elektrikli araçlarda geleneksel mekanik şanzımanlara gerek yoktur. Ayrıca bazı tasarımlarda tekerlere bağlı HUB elektrik motoru ile her tekerlek bağımsız olarak kontrolde edilebilir.

HUB Elektrik Motoru

Seri hibrid araçlarda, bataryayı şarj etmek için bir içten yanmalı motor, jeneratör ve aracın hareketi için kullanılan bir elektrik motoru bulunmaktadır. İçten yanmalı motora bağlı olan jeneratörün ürettiği elekteik DC olarak bataryalarda depolanmaktadır. Ancak DC akım yeterli gücü sağlayamadığından DC/DC ve DC/AC olarak İnverter (Akım Dönüştürücü) kullanılarak elektrik motorun tahriklenmesi sağlanır. Seri hibrid araçlar yalnızca elektrik motoru ile sürüldüğünden, elektrik motoru ve batarya aracın performans gereksinimlerini karşılayacak kadar büyük boyutlarda olmalıdır. Batarya şarjı, belirlenen alt eşikten aşağı düştüğünde içten yanmalı motor, bataryayı şarj etmeye başlayacaktır. Diğer yapılara göre, içten yanmalı motor mekanik olarak araç sistemlerine bağlı olmadan jeneratör ve motorun yerleşim düzeninde serbestlik vardır.

Bu videoyu mutlaka izlemenizi öneriyorum!!!

NOT: Bu video, yukarıda anlatılan araç türüyle teknolojik olarak yakın özellikler barındırmasına karşın hibrid değildir; içten yanmalı motor bulundurmaz ve sadece elektrik motoru ile çalışır. Bu video ile elektrik motoru, HUB motor ve özellikle regenerative braking ( Rejeneratif fren ), inverter, güç aktarım organları gibi hibrid araçlar ile ortak olan konuları çok iyi ele almış bir belgesel olduğu için paylaşmayı uygun gördüm!!!

Tam Elektrikli Araç: Tesla Model S

https://www.youtube.com/watch?v=7VqcT_IJlBE

Kaynak:

1) Chris Mi, M. Abul Masrur, David Wenzhong Gao, “Hybrid Electric Vehicles – Principles And Applications With Practical Perspectives”, ISBN 978-0-470-74773-5, 2011.

2) http://www.plugin.org.nz/FAQs

İlginizi çekebilir: Hibrid Elektrikli Araç Nedir

Paylaşır mısınız?
Önceki İçerikPulsar Nedir ve Nasıl Oluşur
Sonraki İçerikE-devlet Kavramları Nelerdir
Furkan Gümüş
Karadeniz Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümü mezunu. Yüksek lisans eğitimini Marmara Üniversitesinde Mekatronik üzerine devam ettirmektedir. Uzmanlık alanı Robot ve Mekatronik Sistemler, Otomatik Kontrol, Mekanik Tasarım, Gömülü Sistem ve Kontrol Yazılımlarıdır.

Düşünceleriniz Nedir?