KARMA ELEKTRİKLİ ARAÇ YÜKSEK LİSANS TEZİ. Müh. Hamdi UÇAROL. Anabilim Dalı : ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ : ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

Ebat: px
Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "KARMA ELEKTRİKLİ ARAÇ YÜKSEK LİSANS TEZİ. Müh. Hamdi UÇAROL. Anabilim Dalı : ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ : ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ"

Transkript

1 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KARMA ELEKTRİKLİ ARAÇ YÜKSEK LİSANS TEZİ Müh. Hamdi UÇAROL Anabilim Dalı : ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ Programı : ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ MAYIS 2003

2 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KARMA ELEKTRİKLİ ARAÇ YÜKSEK LİSANS TEZİ Müh. Hamdi UÇAROL ( ) Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 5 Mayıs 2003 Tezin Savunulduğu Tarih : 29 Mayıs 2003 Tez Danışmanı : Diğer Jüri Üyeleri : Prof. Dr. Adnan KAYPMAZ Doç. Dr. Belgin TÜRKAY Doç. Dr. Mehmet Sait TÜRKÖZ MAYIS 2003

3 ÖNSÖZ Yüksek lisans tezimin hazırlanmasında yardımlarını esirgemeyen, başta değerli hocam, Sayın Prof. Dr. Adnan Kaypmaz a; Sayın Prof. Dr. Nejat Tunçay a, TÜBİTAK-MAM daki iş arkadaşlarıma, sevgi ve desteklerini her zaman yanında hissettiğim aileme teşekkürlerimi sunarım. Mayıs 2003 Müh. Hamdi UÇAROL ii

4 İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ KISALTMALAR TABLO LİSTESİ ŞEKİL LİSTESİ ÖZET SUMMARY ii v vi vii viii ix 1. GİRİŞ 1 2. KARMA ELEKTRİKLİ ARAÇ Seri Karma Elektrikli Araç Paralel Karma Elektrikli Araç Seri-Paralel Karma Elektrikli Araç 6 3. KARMA ELEKTRİKLİ ARAÇ ALT SİSTEMLERİ Enerji Yönetimi Sınıflandırma Enerji akışı kontrolu Seri karma kontrol Paralel karma kontrol Seri-paralel karma kontrol Kompleks karma kontrol Elektrik Motorları Asenkron motorlar Sürekli mıknatıslı fırçasız motorlar Anahtarlamalı relüktans motoru Yakıt Pilleri Enerji Depolama Sistemleri Aküler Kurşun-asit aküler Nikel-kadmiyum aküler 40 iii

5 Nikel-metal hidrid aküler Nikel-çinko aküler Sodyum-sülfür aküler Çinko-hava aküler Zebra aküler Lityum aküler Süperkapasitör(Ultrakapasitör) Volan Simülasyon Programları SIMPLEV CarSim HVEC CSM HEV V-Elph ADVANCE VTB ADVISOR KARŞILAŞTIRMA UYGULAMA SONUÇLAR VE TARTIŞMA KAYNAKLAR 75 EK A 77 ÖZGEÇMİŞ 80 iv

6 KISALTMALAR AC DC PAFC AFC MCFC PWM SOFC SPFC DMFC APU VVVF FOC MARC STC VSC NNC DSP GTO BJT MOSFET IGBT MCT PWM CAD FEM EM DCM IM SRM PMSM PMBM PMHM : Alternatif Akım : Doğru Akım : Fosforik asit yakıt pili : Alkalin yakıt pili : Ergimiş karbonatlı yakıt pili : Pulse With Modulation : Katı oksit yakıt pili : Katı polimer yakıt pili : Direkt metanol yakıt pili : Auxillary Power Unit : Variable voltage variable frequency : Field orinted control : Model reference adaptive control : Self-tuning control : Variable structure control : Neural network control : Digital signal processor : Gate turn-off thyristor : Bipolar-junction transistor : Metal-oxide field-effect transistor : Insulated-gate bipolar transistor : MOS-controlled thyristor : Pulse width modulation : Computer aided design : Finite element method : Electromagnetic : Direct current motor : Induction motor : Switched reluctance motor : Permanent magnet synchronous motor : Permanent magnet brushless motor : Permanent magnet hybrid motor v

7 TABLO LİSTESİ Sayfa No Tablo 3.1 Elektrik tahrik sisteminden beklentiler ve sonuçları Tablo 3.2 Karma elektrikli araçlardaki elektrik motorlarının değerlendirilmesi Tablo 3.3 Önemli yakıtların teorik enerji karakteristikleri Tablo 3.4 Yakıt pillerinin karakteristikleri Tablo 3.5 Yakıt pilli karma elektrikli araç demonstrasyonları Tablo 3.6 DOE nin karma elektrikli araçlardaki enerji depolama sistemi şartları Tablo 3.7 Çeşitli akülere ait karakteristikler Tablo 3.8 Çeşitli süperkapasitörlerin karakteristikleri Tablo 4.1 Tahrik sistemlerinin teknik detayları Tablo 4.2 İçten yanmalı motorlu araç tahrik sistemi elemanları Tablo 4.3 Seri karma elektrikli araç tahrik sistemi elemanları Tablo 4.4 Paralel karma elektrikli araç tahrik sistemi elemanları Tablo 4.5. Sürüş çevrimlerinin teknik özellikleri vi

8 ŞEKİL LİSTESİ Sayfa No Şekil 2.1 Karma elektrikli araç çeşitleri... 4 Şekil 3.1 Karma elektrikli araçların sınıflandırılması... 8 Şekil 3.2 Seri karma elektrikli araç çalışma durumları Şekil 3.3 Paralel karma elektrikli araç çalışma durumları Şekil 3.4 Seri-paralel karma elektrikli araç ( İYM ağırlıklı) çalışma durumları Şekil 3.5 Seri-paralel karma elektrikli araç(elektrik ağırlıklı) çalışma durumları Şekil 3.6 Kompleks karma (ön karma, arka elektrikli) elektrikli araç Şekil 3.7 Kompleks karma (ön elektrikli, arka karma) elektrikli araç Şekil 3.8 Karma elektrikli araç elektrik tahrik sisteminin genel görünümü Şekil 3.9 Dıştan uyarmalı doğru akım motoru sürücü devresi Şekil 3.10 Asenkron motorun çalışma karakteristik eğrisi Şekil 3.11 Asenkron motorlar için evirici devresi Şekil 3.12 Sürekli mıknatıslı fırçasız motor moment-hız karakteristiği Şekil 3.13 Anahtarlamalı relüktans motoru için evirici devresi Şekil 3.14 Yakıt pilli karma elektrik araç uygulamasının şematik görünümü Şekil 3.15 Yakıt pili sisteminin araç üzerindeki uygulaması Şekil 3.16 Akü gücü ve şarj durumuna bağlı kullanılabilir enerji eğrisi Şekil 3.17 VRLA akü hücresinin gerilim karakteristiği Şekil 3.18 Çeşitli akü tipleri(kurşun-asit, nikel metal hidrid, lityum-iyon) Şekil 3.19 Çinko-hava akü şematik diyagramı ve araç uygulaması Şekil 3.20 Lityum iyon akü grubu araç uygulaması Şekil 3.21 Çeşitli enerji kaynaklarının güç ve enerji yoğunlukları Şekil 3.22 Süperkapasitör bankası, hücre dengeleme ve hata algılama ünitesi Şekil 3.23 VTB bilgisayar programından görünüş (modelleme ve sonuç sayfaları). 52 Şekil 3.24 Araç parametreleri giriş ekranı Şekil 3.25 Simülasyon parametreleri giriş ekranı Şekil 3.26 ADVISOR sonuç ekranı Şekil 3.27 ADVISOR programının grafik arayüz, veri dosyaları ve modeller arasındaki bağlantısı Şekil 4.1 Karşılaştırma yapılan araç çeşitleri Şekil 4.2 İçten yanmalı motor moment-hız ve güç-hız eğrileri Şekil 4.3 Sürekli mıknatıslı elektrik motorunun moment-hız ve güç-hız eğrileri Şekil 4.4 UDDS şehiriçi sürüş çevrimi hız-zaman grafiği Şekil 4.5 HWFET otoban sürüş çevrimi hız-zaman grafiği Şekil 4.6 NEDC şehiriçi sürüş çevrimi hız-zaman grafiği Şekil 4.7 Araç ağırlıkları Şekil 4.8 Maksimum hızlar Şekil 4.9 İvmelenme süreleri Şekil 4.10 Yokuş çıkma kabiliyetleri Şekil 4.11 Değişik sürüş çevrimlerindeki yakıt tüketimleri Şekil 4.12 Değişik sürüş çevrimlerindeki toplam sistem verimi Şekil 5.1 Araç yerleşiminden bir görüntü vii

9 KARMA ELEKTRİKLİ ARAÇ ÖZET Enerji tasarrufunun ve çevre duyarlılığının giderek önem kazandığı günümüzde, hava kirliliğinin azalmasına, yakıt tüketiminin azalmasına ve ithal edilen petrole bağımlılığın azalmasına önemli derecede katkıda bulunan karma elektrikli araçlar, konvansiyonel içten yanmalı motorlu araçlara bir alternatif olma yönünde olumlu şekilde ilerlemektedirler. Karma elektrikli araç, en az iki enerji depolama elemanından(örneğin; yakıt deposu, akü, volan, süperkapasitör, basınç tankı) alınan enerjinin, en az iki enerji dönüştürücü eleman(örneğin; içten yanmalı motor, gaz türbini, elektrik motoru, hidrolik motoru, yakıt pili) vasıtasıyla tekerlere hareket enerjisi olarak verildiği araçtır. Enerji depolama elemanlarından aracın tekerlerine doğru akan enerji yollarının en azından bir tanesinde enerji akışı çift yönlüyken, en azından bir tanesinde de enerji akışı tek yönlüdür. Karma elektrikli bir araçta, çift yönlü enerji akışı kabiliyetine sahip olan enerji depolama elemanı elektrik enerjisini sağlar. Bu tez çalışmasında, karma elektrikli araçlar, çalışma prensipleri ve karma elektrikli araçların alt sistemleri anlatılmış, karma elektrikli araçların bugünü ve geleceğinde büyük öneme sahip olan yakıt pilleri, enerji depolama elemanları ve elektriksel tahrik sistemleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Bununla birlikte, içten yanmalı motorlu araç, karma elektrikli araç çeşitlerinden, seri karma elektrikli araç ve paralel karma elektrikli aracın birbirlerine göre üstünlüklerini belirlemek üzere, değişik sürüş çevrimlerinde ve test koşullarında bilgisayar simülasyonları yapılarak, karşılaştırmalı değerlendirmeler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, içten yanmalı motorlu panel-van tip konvansiyonel bir aracın seri karma elektrikli araca dönüştürüldüğü prototip çalışması ve sonuçları anlatılmıştır. viii

10 HYBRID ELECTRIC VEHICLE SUMMARY Hybrid electric vehicles, that make contributions to the reduction of air pollution, to the reduction of fuel consumption and to the reduction of the dependence on imported oil, are well on the way to become an alternative for the conventional internal combustion engine vehicle. A hybrid vehicle has a powertrain in which propulsion energy can be transmitted to the wheels by at least two different energy conversion devices (e.g. internal combustion engine, gas turbine, electric motor, hydraulic motor, fuel cell) drawing energy from at least two different energy storage devices (e.g. fuel tank, battery, flywheel, supercapacitor, pressure tank etc.). At least one of the paths along which energy can flow from an energy storage device to the wheels is reversible, while at least one path is irreversible. In a hybrid-electric vehicle the reversible energy storage device supplies electric energy. In this thesis study, hybrid electric vehicles, operating principles and the subsystems of the hybrid electric vehicles are presented. Fuel cells, energy storage systems and electrical drive systems which have a great importance at today s and the future s hybrid electric vehicles are examined in detail. In addition to this, to determine the advantages and disadvantages between internal combustion engine vehicle, series hybrid electric vehicle and parallel hybrid electric vehicle, comparative assesments are done by computing simulations at different drive cycles and test conditions. Moreover, the prototype study and the results are presented in which an internal combustion engine vehicle is converted to a series hybrid electric vehicle. ix

11 1. GİRİŞ Günümüzde otomobillerde tekerlerlekleri tahrik etmek için genellikle mekanik sistemler kullanılmaktadır. Bu tür sistemlerde, dizel veya benzinli içten yanmalı motorlar, mekanik sistemlerle taşıt aracının şaftına doğrudan bağlanmıştır. Motorlarda yakıtın yanması sonucu elde edilen mekanik enerji, tekerleklere aktarılarak taşıt aracının hareketi sağlanmaktadır. Teknolojik gelişmeler ile birlikte son yıllarda elektrikli tahrik sisteminin araçlarda kullanılması yaygınlaşmıştır. Bu gelişmeler; elektrik motor sürücü sistemlerinde kullanılan güç elektroniği elamanlarındaki gelişmeler, motor kontrol sistemlerindeki gelişmeler, generatör ve motor teknolojisindeki gelişmeler, araçlardaki elektriksel yük artışları şeklinde ifade edilebilir. Araçlardaki elektrik tahrik sistemlerinde, elektrik motoru olarak genellikle asenkron motor veya sürekli mıknatıslı motor kullanılmaktadır. Elektrikli tahrik sistemleri mekanik sistemlere göre birçok avantajlara sahiptir. Elektrikli tahrik sistemlerinde, bağlantının elektriksel olarak yapılması, mekanik sürücü sistemlerinde olmayan bir esneklik, yüksek kontrol kabiliyeti sağlamakta, ayrıca gelişen teknoloji ile birlikte daha yüksek güçlere daha düşük boyut ve daha düşük ağırlıklarda ulaşabilme imkanı doğmaktadır. Bu tür sistemlerin veriminin yüksek olması, gürültü seviyesinin düşüklüğü ve daha fazla çevre dostu olması, elektrikli tahrik sistemlerinin diğer özellikleridir. Elektrikli tahrik sistemleri, önümüzdeki yıllarda araç teknolojisi uygulamaları için önemli bir kavramdır. Yakın gelecekte daha da yaygınlaşacak olan karma elektrikli araçlarda, elektriksel enerji depolama, sürekli mıknatıslı tahrik motorları ve yakıt pilleri gibi kritik teknolojiler giderek önem kazanmaktadır. Karma elektrikli araç kavramı, araçların görev yeteneklerini arttıracak ve özellikle gelişmiş enerji depolama sistemleri ve yakıt pillerinin kullanılması ile elde edilecek sessiz ve emisyonsuz araçlar, çevre sorumluluğunun ve enerji tasarrufunun önem kazandığı günümüz ve gelecek dünyasında önemli yere sahip olacaklardır. 1

12 Bu tez çalışmasında, karma elektrikli araçlar, çalışma prensipleri ve karma elektrikli araçların alt sistemleri anlatılmış, karma elektrikli araçların bugünü ve geleceğinde büyük öneme sahip olan yakıt pilleri, enerji depolama elemanları ve elektriksel tahrik sistemleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Bununla birlikte, içten yanmalı motorlu araç, seri karma elektrikli araç ve paralel karma elektrikli aracın birbirlerine göre üstünlüklerini belirlemek üzere, değişik sürüş çevrimlerinde ve test koşullarında bilgisayar simülasyonları yapılarak, karşılaştırmalı değerlendirmeler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, içten yanmalı motorlu panel-van tip konvansiyonel bir aracın seri karma elektrikli araca dönüştürüldüğü prototip çalışması ve sonuçları anlatılmıştır. 2

13 2. KARMA ELEKTRİKLİ ARAÇ Karma elektrikli araç, kabaca tanımlanacak olursa, en az iki enerji depolama elemanından(örneğin; yakıt deposu, akü, volan, süperkapasitör, basınç tankı) alınan enerjinin, en az iki enerji dönüştürücü eleman(örneğin; içten yanmalı motor, gaz türbini, elektrik motoru, hidrolik motoru, yakıt pili) vasıtasıyla tekerlere hareket enerjisi olarak verildiği araçtır. Enerji depolama elemanlarından aracın tekerlerine doğru akan enerji yollarının en azından bir tanesinde enerji akışı çift yönlüyken, en azından bir tanesinde de enerji akışı tek yönlüdür. Karma elektrikli bir araçta, çift yönlü enerji akışı kabiliyetine sahip olan enerji depolama elemanı elektrik enerjisini sağlar. Karma elektrikli araç uygulamalarında, ortaya çıkan ihtiyaçları karşılamak için değişik tasarımlar görülse de belli başlı üç ana konfigürasyon bulunmaktadır. Bunlar; Seri Karma, Paralel Karma ve Seri-Paralel Elektrikli Araç çeşitleridir.[1] 2.1 Seri Karma Elektrikli Araç Seri karma elektrikli bir araçta, aracın tekerlerini tahrik eden elektrik motoru, enerjisini ya bir aküden, veya içten yanmalı motora akuple edilmiş bir generatorden ya da eş zamanlı olarak her ikisinden birlikte alır. Şekil 2.1 de seri karma bir elektrikli araç konfigürasyonu görülmektedir. İçten yanmalı motor-generator seti genellikle aracın ortalama ihtiyacı olan gücü karşılarken, enerji depolama elemanı(çoğunlukla akü, ancak süperkapasitör ya da elektromekanik volan da uygulanabilir) tepe güçleri karşılar. Düşük yük koşullarında ya da frenleme(rejeneratif) sırasında akü şarj olur. Seri karma elektrikli araçlar genel olarak şebekeden şarj edilmeye ihtiyaç duymazlar. Bu, akülü araçlara menzilini arttırmak için takılan küçük içten yanmalı motorlu seri karma araçlar için geçerli değildir. Seri karma bir elektrikli aracın içten yanmalı motoru yol yükünden oldukça bağımsız olduğundan sabit bir çalışma noktasında ya da belirli çalışma noktaları arasında sınırlandırılarak kullanılabilir. Motor, içten yanmalı motor ya da tekerlekleri direk sürmeye pek uygun olmayan başka bir motor olabilir. İçten yanmalı motor generator 3

14 setinin yerini tamamen bir yakıt pili alabilir. Emisyonlar ve verim açısından bakılacak olursa içten yanmalı motor sürüş için gerekli yük talepleri düşünülmeden optimize edilebilir. Benzinli, doğal gazlı ve sıvılaştırılmış petrol gaz(lpg) lı seri karma elektrikli araçlar çok düşük emisyonlara sahip olabilirler. Diğer yandan, dizel motorlu seri karma elektrikli araçların yakıt tasarrufu daha iyi olabilir. Şekil 2.1 Karma elektrikli araç çeşitleri Generator setinden gelen ortalama enerji ile akülerden gelen tepe enerjisinin olması gereken oranı, uygulamanın karakteristiğine, özellikle sürüş modeline bağlıdır. Bu aynı zamanda seri karma elektrikli araçların avantajı ve dezavantajıdır. Bir taraftan, belirli bir uygulamada sistem minimum yakıt tüketimi ve emisyonlar için optimize edilebilirken, diğer taraftan ortalama bir sürüş periyodunda yarı optimal bir verimle çalışan bir seri karma elektrikli araç, maksimum yük durumlarındaki ihtiyacı karşılayabilmek için aşırı boyutlandırılmış sistemlere ihtiyaç duyabilir. Genel olarak söylenebilir ki, seri karma elektrikli araçlar görevi tam olarak bilinen araçlar(şehir içi otobüsler, şehir içi dağıtım araçları) için en uygun araç tipidir. Böyle araçlar için seri 4

15 karma araçlar aynı zamanda tasarım esnekliği sağlar. Bütün ekipmanlar elektriksel olarak birbirlerine bağlıdır. Böylelikle, tasarımcı, güç sistemi elemanlarını aracın içerisinde uygun yerlere koymak için büyük özgürlüğe sahip olur. Örneğin, seri karma elektrikli bir otobüste, içten yanmalı motoru aracın üstüne yerleştirmek ve aracı tekerleklerin içine monte edilmiş elektrik motorları ile sürmek, otobüsün zeminini oldukça rahatlatacaktır.[1] 2.2 Paralel Karma Elektrikli Araç Şekil 2.1 de, üç farklı paralel karma elektrikli araç konfigürasyonu görülmektedir. Birinci konfigürasyon, bir içten yanmalı motor ve akülü elektrik sürüş sistemini, transmisyon ya da tekerlerde birleştiren klasik bir paralel karma sürüş sistemidir. Böyle araçlar genellikle sadece içten yanmalı motorla tahrik edilerek, karma tahrik sistemi ile veya motor kapatılarak sadece saf elektrikli halde çalıştırılabilirler. Gerekli elektrik enerjisi, tercihe bağlı olarak büyük miktarda şebekeden şarj edilerek elde edilir. İçten yanmalı motor çalışma modunda, elektrik sürüş sistemi rejeneratif frenleme imkanını sağlar. Paralel karma çalışma esnasında, içten yanmalı motor aynı zamanda aküleri şarj edebilir. Elektrikli çalışma modu genellikle şehir içinde kullanılır. Bu durum, araç şehir içindeyken içten yanmalı motorun başlangıçtaki soğuk çalışma bölgesindeki kötü emisyonlarını ve motorun çalışma eğrisine uygun olmayan bölgelerde çalışmasını önler. Şehir dışı ve otoban sürüşlerinde, içten yanmalı motor optimal çalışma noktası yakınlarında çalışarak kabul edilebilir yakıt tüketimi ve emisyonlar sunar. İkinci konfigürasyon, paralel karma elektrikli aracın başka bir tipidir ve bazen hafif karma(mild hybrid) ya da motor yardımlı(engine assist) olarak da adlandırılır. Bu durumda, küçük bir elektrik makinası içten yanmalı motorun dönen kısmına bağlanır. Bu elektrik motorunun görevi; aracı düşük hızlarda sıfır emisyon durumunda götürmek, içten yanmalı motorun marş motoru olmak, düşük devirlerde içten yanmalı motora ilave moment sağlamak ve ihtiyaç olduğunda ilave tepe güç sağlamaktır. Frenleme sırasında ve sadece içten yanmalı motor ile sürüş sırasında elektrik motoru generator olarak çalışır ve aküyü şarj eder. Bu paralel karma konfigürasyonu, aküleri kendi kendine şarj edebilir, dolayısıyla dışarıdan şarj sistemine ihtiyacı yoktur. Bu sistem, yakıt tüketimini, emisyonları azaltmakla birlikte 5

16 geliştirilmiş sürüş imkanı ve içten yanmalı motor cevabı imkanı sunmaktadır. Sürüş sistemi elemanlarının sayısının azalmasıyla ve elektrik sisteminin(elektrik makinası ve akü) boyutlarının sınırlanmasıyla, bu sistem, maliyet avantajları sunar. Ancak, bu sistem, tamamı elektrikli halde çalışmaya imkan tanımaz. Bu sistemin örnekleri, ISAD(Integrated Starter Alternator Damper) sistemi olarak Citroen Xsara Dynalto aracında ve IMA(Integrated Motor Assist) sistemi olarak Honda Insight aracında kullanılmıştır. Üçüncü konfigürasyon, bazı yeni paralel karma araç prototiplerinde kullanılan bir modeldir. Biri ön tekerlekleri, diğeri de arka tekerlekleri tahrik eden iki ayrı güç sisteminden oluşur. Günümüz prototiplerinden GM Precept modelinde, bu sistem ufak bir değişiklik ile arka tekerleklere hafif karma(mild hybrid) güç sistemi, ön tekerlere de ayrı bir elektrik motoru konularak gerçekleştirilmiştir. Bu konfigürasyon, tasarımcılara rejeneratif frenlemeyi optimize etmeyi olanaklı kılar. 2.3 Seri-Paralel Karma Elektrikli Araç Adından da anlaşılacağı gibi, bu sistem kısmen seri karma, kısmen de paralel karma olarak çalışır. Bu sistem, iki elektrik makinası, göreceli olarak karmaşık bir transmisyon ve akıllı bir kontrol sistemi gerektirir. İlk çalışma anında sistemde sadece elektrik motoru görev yapar. Daha sonra düz yolda normal koşullara geçince elektrik motoru ve içten yanmalı motor birlikte çalışırlar. İvmelenme ve yokuş tırmanma durumunda akülerden ilave enerji elektrik motoruna iletilir. Araç yavaşlarken ve yokuş aşağı ilerlerken aküler şarj olur. Tekrar eğimsiz yol koşulları ile karşılaşıldığında ve akülerin şarj seviyelerinin yeterli olduğu durumlarda içten yanmalı motor devreden çıkar. Bütün bu kontroller, akıllı kontrol sistemi tarafından yapılır. Böylelikle, içten yanmalı motorda yakıt tasarrufu sağlanır ve CO 2, CO, HC ve NO x emisyonları oldukça düşer. Şekil 2.1 de Seri-Paralel karma elektrikli araca ait bağlantı modeli görülmektedir. [1] 6

17 3. KARMA ELEKTRİKLİ ARAÇ ALT SİSTEMLERİ 3.1 Enerji Yönetimi Sınıflandırma Karma elektrikli araç, tahrik enerjisinin iki ya da daha fazla tipteki enerji kaynağından sağlandığı ve en azından bunlardan birisinin elektriksel enerji iletebildiği bir araçtır. Bu tanıma bağlı kalarak, içten yanmalı motor ve akü, akü ve yakıt pili, akü ve kapasitör gibi birçok çeşit karma elektrikli araç mevcuttur. Bu karmaşık tanımın yanı sıra, karma elektrikli araç basit anlamda, bir içten yanmalı motor ve de bir elektrik motoru bulunan bir araçtır. Bu bölümde, bu tanıma göre, tahrik sisteminde hem içten yanmalı motor, hem de elektrik motoru bulunan, enerji kaynağı olarak da içten yanmalı motor ve akü kullanan karma elektrikli bir aracın enerji yönetim sistemi incelenecektir. Bir önceki bölümde anlatılan sınıflandırma genel olarak kabul görse de, araçlardaki enerji yönetim şekillerinde ortaya çıkan ihtiyaçlar ve farklılıklar günümüzde aşağıdaki sınıflandırmayı doğurmuştur. Karma elektrikli araçlar, geleneksel olarak seri ve paralel olarak iki temel çeşide ayrılırlar. Seri ve paralel karma araçların özelliklerini gösteren araçların geliştirilmesi ile birlikte bu sınıflandırma seri, paralel ve seri-paralel olarak genişlemiştir yılında, bu üç sınıflandırmaya da dahil edilemeyen yeni bir çeşidin geliştirilmesiyle karma elektrikli araçlar dört sınıf halinde gruplandırılmıştır. Seri karma Paralel karma Seri-paralel karma Kompleks karma Şekil 3.1 de bu sınıflandırmaya karşılık düşen blok diyagramlar görülmektedir. Burada, elektriksel ve mekanik hatlar çift yönlü iken hidrolik hat ise tek yönlüdür. 7

18 Şekil 3.1 Karma elektrikli araçların sınıflandırılması Buradan da görülebilir ki, seri karmanın anahtar özelliği generator ile içten yanmalı motoru akuple edip sadece elektrikle tahrik için elektrik üretmek iken, paralel karmanın anahtar özelliği içten yanmalı motor ile elektrik motorunu aynı şaft üzerinde akuple ederek tekerleri tahrik etmektir. Seri-paralel karma, seri ve paralel karma sistemlerin doğrudan kombinasyonudur. Kompleks karma sistem ise, seriparalel karma konfigürasyonun yeteneklerinin üzerinde ilave çalışma durumları sunar.[2] Enerji akışı kontrolu Karma elektrikli araçlardaki konfigürasyonların değişikliklerinden dolayı, sistem elemanları arasındaki enerji akışını düzenlemek için farklı güç kontrol stratejileri gereklidir. Bu kontrol stratejileri, karma elektrikli araçlardaki bazı hedefleri yerine getirmeyi amaçlar. Dört ana hedef vardır. Bunlar; Maksimum yakıt ekonomisi Minimum emisyonlar 8

19 Minimum sistem maliyeti İyi sürüş performansı Karma elektrikli araçlar için güç kontrol stratejilerinin tasarımı farklı faktörler içerir. Bazı anahtar faktörler aşağıda özetlenmiştir: İçten yanmalı motorun optimal çalışma noktası- Optimal çalışma noktası olarak, içten yanmalı motorun moment-hız düzlemi üzerinde yakıt ekonomisinin maksimizasyonu, emisyonların minimizasyonu ya da yakıt ekonomisi ve emisyonlar arasındaki bir orta nokta esas alınabilir. İçten yanmalı motorun optimal çalışma eğrisi- İçten yanmalı motor farklı güç ihtiyaçlarını karşılamak durumunda olduğu için bunlara karşılık gelen optimal çalışma noktaları optimal çalışma eğrisini oluştururlar. İçten yanmalı motor optimal çalışma bölgesi- İçten yanmalı motor, momenthız düzlemi üzerinde yakıt verimliliğinin optimum olduğu, tercih edilen bir çalışma bölgesine sahiptir. Minimum içten yanmalı motor dinamikleri- İçten yanmalı motorun çalışma hızının, ani dalgalanmalardan kaçınılacak şekilde düzenlenmesi gerekir. Minimum içten yanmalı motor hızı- İçten yanmalı motor düşük hızlarda çalıştığı zaman yakıt verimliliği çok düşüktür. İçten yanmalı motorun hızı belirli bir eşik değerinin altında olduğu zaman kapatılmalıdır. Minimum içten yanmalı motor çalıştırma zamanı- İçten yanmalı motor çok sık çalıştırılıp kapatılmamalıdır. Aksi halde, bu durum yakıt tüketiminin ve emisyonların artmasına neden olur. Bu dezavantajları engelleyecek bir minimum çalıştırma zamanı belirlenmelidir. Uygun akü kapasitesi- Akü kapasitesi, ivmelenme için yeterli enerjiyi sağlayabilecek, frenleme esnasında ya da yokuş aşağı giderkenki rejeneratif enerjiyi kabul edebilecek uygun bir seviyede korunmalıdır. Akü kapasitesi çok yüksek olduğu zaman, içten yanmalı motor kapatılmalı ya da boşta çalıştırılmalıdır. Bu kapasite çok düşük olduğu zaman ise, içten yanmalı motor aküyü şarj etmek için çıkışını arttırmalıdır. Nispi dağıtım- Güç talebinin, içten yanmalı motor ve akü arasındaki dağıtımı, sürüş çevrimi boyunca orantılı olarak bölünmelidir. 9

20 Coğrafik politika- Belirli şehirlerde ya da bölgelerde karma elektrikli aracı, saf elektrikli halde çalıştırma ihtiyacı doğacaktır. Bu geçiş, elle ya da otomatik olarak kontrol edilmelidir.[2] Yukarıda bahsedilen kritik faktörlere bağlı olarak ortaya çıkan çeşitli kontrol sistemleri aşağıda anlatılmıştır Seri karma kontrol Seri karma, karma elektrikli aracın en basit çeşididir. İçten yanmalı motorun mekanik çıkışı, bir generator kullanılarak elektrik enerjisine çevrilir. Elektrik enerjisi, ya aküleri şarj eder ya da elektrik motoru ve mekanik transmisyon üzerinden tekerleri tahrik eder. Kavramsal olarak bakıldığında, bu araç, konvansiyonel araçla kıyaslanabilsin diye sürüş menzili içten yanmalı motor ile arttırılmış elektrikli araçtır. Şekil 3.2 Seri karma elektrikli araç çalışma durumları İçten yanmalı motorun tahrik sistemi ile bağlantısı olmadığından, generator setini yerleştirmekte esnekliğe sahiptir. Sürüş sistemindeki basitliğe rağmen, içten yanmalı 10

21 motor, generator ve elektrik motoru gibi üç tahrik elemanına ihtiyaç duyar. Bir başka dezavantajı ise, eğer bu araç uzun bir meyili tırmanmak için tasarlanmışsa, bütün tahrik elemanlarının bu meyili baştan sonuna kadar gidebilecek şekilde maksimum güçte boyutlandırılması gereklidir. Diğer taraftan, sadece evden işe, işten eve ve alışveriş gibi kısa yolculuklar için düşünülürse, buna karşılık generator seti daha düşük güçte boyutlandırılabilir. Seri karma sistemde enerji akışı kontrolü Şekil 3.2 de görüldüğü üzere dört çalışma durumunda gösterilebilir. Seri karma elektrikli araçların kalkış, normal sürüş ve ivmelenmesi sırasında, içten yanmalı motor(generator üzerinden) ve akü elektrik enerjisini güç çeviricisine iletir. Oradan da elektrik motorunu sürerek transmisyon aracılığıyla tekerlekleri tahrik eder. Düşük yükte, içten yanmalı motorun çıkışı, tekerlekleri sürmek için ihtiyaç olan güçten yüksek olacağından, üretilen enerji aynı zamanda aküleri uygun seviyeye ulaşıncaya kadar şarj etmede kullanılır. Frenleme ya da yavaşlama sırasında elektrik motoru generator olarak çalışıp, tekerleklerdeki kinetik enerjiyi elektriğe dönüştürerek çevirici üzerinden aküleri şarj eder. Aynı zamanda, araç tamamen dursa dahi aküler, içten yanmalı motor tarafından generator ve çevirici üzerinden şarj edilebilirler. Toyota Coaster karma elektrikli aracında seri karma kontrolü uygulamıştır.[2] Paralel karma kontrol Seri karma sistemden farklı olarak paralel karma sistem, içten yanmalı motor ve elektrik motorunun tekerleklere mekanik güç aktarmasını olanaklı kılar. İçten yanmalı motor ve elektrik motoru genellikle tekerleklerin şaftına iki dişli aracılığıyla bağlanır. Böylelikle sadece içten yanmalı motor, sadece elektrik motoru ya da her ikisi birlikte tahrik gücünü sağlayabilir. Kavramsal olarak paralel karma sistem, daha düşük emisyonlar ve yakıt tüketimi elde edebilmek için elektrikle desteklenmiş içten yanmalı bir araç modelidir. Elektrik motoru, rejeneratif frenleme esnasında ya da içten yanmalı motorun verdiği gücün, tekerlekleri tahrik edecek güç ihtiyacından fazla olduğu anlarda, aküleri şarj etmek için bir generator olarak kullanılabilir. Seri karma elektrikli araçtan üstünlüğü, içten yanmalı motor ve elektrik motoru gibi sadece iki tahrik elemanına ihtiyaç duymasıdır. Seri karma sisteme göre bir diğer avantajı ise aynı performansı elde edebilmek için daha küçük bir içten yanmalı motor ve elektrik motoru kullanılabilir. Uzun yol uygulamasında bile, sadece içten yanmalı 11

22 motor gerekli maksimum güç için boyutlandırılmaya ihtiyaç duyulurken, elektrik motoru hala yarısı kadar boyutlandırılabilir. Şekil 3.3 Paralel karma elektrikli araç çalışma durumları Paralel karma elektrikli araçtaki dört çalışma durumu Şekil 3.3 te gösterilmiştir. Kalkış ya da ivmelenme sırasında, içten yanmalı motor ve elektrik motorunun ikisi de aracı tahrik etmek için gerekli gücü orantılı olarak paylaşırlar. Genel olarak, içten yanmalı motor ve elektrik motoru arasındaki nispi dağılım %80-20 dir. Normal sürüş sırasında, aracı tahrik etmek için gerekli gücü tek başına sağlarken elektrik motoru kapalı durumdadır. Frenleme ya da yavaşlama sırasında, elektrik motoru generator olarak çalışıp çevirici üzerinden aküleri şarj eder. Aynı zamanda, içten yanmalı motor ve elektrik motoru aynı şafta bağlantılı olduğu için araç düşük yüklerdeyken aküler, içten yanmalı motor tarafından elektrik motoru aracılığıyla şarj edilebilir. Honda Insight karma elektrikli aracında bu enerji akış kontrolü kullanılmıştır.[2] 12

23 Seri-paralel karma kontrol Seri-paralel karma sistem, seri ve paralel karma elektrikli araçların her ikisinin de özelliklerini gösterirken, seri ile karşılaştırıldığında ilave bir mekanik bağlantı, paralel ile karşılaştırıldığında ilave bir generator içerir. Her iki sistemin avantajlı özelliklerine sahip olmasına rağmen, seri-paralel karma elektrikli araç göreceli olarak daha karmaşık ve maliyetlidir. Bununla birlikte, kontrol ve üretim teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte bazı modern karma elektrikli araçlarda uygulanmaktadır. Şekil 3.4 Seri-paralel karma elektrikli araç ( İYM ağırlıklı) çalışma durumları 13

24 Seri-paralel karma sistem, seri ve/veya paralel karma sistemin özelliklerini içerir. Bundan ötürü, enerji akışı kontrolünü gerçekleştirmek için olası birçok çalışma durumu mevcuttur. Basit olarak, bunları içten yanmalı motor ağırlıklı ve elektrik ağırlıklı olarak iki gruba ayırabiliriz. İçten yanmalı motor ağırlıklı sistem, içten yanmalı motorun elektrik motorundan daha aktif olduğunu gösterirken, elektrik ağırlıklı sistem elektrik motorunun daha aktif olduğunu göstermektedir. Şekil 3.4, altı çalışma durumunun bulunduğu içten yanmalı motor ağırlıklı seriparalel karma sistemi göstermektedir. Kalkış anında, aküler aracı tahrik etmek için gerekli gücü tek başına sağlarken içten yanmalı motor kapalı durumdadır. İvmelenme sırasında hem içten yanmalı motor, hem elektrik motoru aracı tahrik etmek için gerekli gücü orantılı olarak bölüşürler. Normal sürüş sırasında, içten yanmalı motor gerekli gücü tek başına sağlarken, elektrik motoru kapalı durumdadır. Frenleme ya da yavaşlama sırasında elektrik motoru generator olarak çevirici üzerinden aküleri şarj eder. Sürüş sırasında aküyü şarj etmek için, içten yanmalı motor, hem aracın tekerleklerini tahrik eder, hem de generator aracılığıyla çevirici üzerinden aküleri şarj eder. Aracın durduğu durumlarda, içten yanmalı motor aküleri şarj etmek için generatoru tahrik edebilir. Nissan Tino karma elektrikli aracında bu enerji akış kontrol sistemi uygulanmıştır. Şekil 3.5, altı çalışma durumunun bulunduğu elektrik ağırlıklı seri-paralel karma sistemi göstermektedir. Kalkış anında ve düşük yüklerde, aküler aracı tahrik etmek için elektrik motorunu beslerken içten yanmalı motor kapalı durumdadır. İvmelenme ve normal sürüş durumunda, içten yanmalı motor ve elektrik motoru ikisi birden çalışarak aracı tahrik ederler. Anahtar farklılık, ivmelenme için kullanılan elektrik enerjisi, hem generator hem de aküden gelirken, normal sürüş sırasında yalnızca içten yanmalı motor tarafından tahrik edilen generator tarafından gelir. Bir planet dişlisi (planetary gear) içten yanmalı motorun çıkışını ayırmak için kullanılarak, aracı tahrik etmek ve generatoru tahrik etme işlevlerini gerçekleştirilir. Frenleme ya da yavaşlama sırasında, elektrik motoru generator olarak çalışarak aküleri çevirici üzerinden şarj eder. Aynı zamanda, sürüş sırasında aküleri şarj etmek için içten yanmalı motor bir yandan generatoru tahrik ederken bir yandan da aracın tekerlerini tahrik eder. Araç dururken, içten yanmalı motor aküleri şarj edebilsin diye generatoru tahrik edebilir. Toyota Prius karma elektrikli aracı bu sistemi uygulamaktadır.[2] 14

25 Şekil 3.5 Seri-paralel karma elektrikli araç(elektrik ağırlıklı) çalışma durumları Kompleks karma kontrol Adıyla da belirtildiği gibi, bu sistem diğer üç sınıflandırmaya dahil edilemeyecek kompleks bir konfigürasyon içerir. Kompleks karma, seri-paralel karma ile benzer görülmekle birlikte generator ve elektrik motorunun ikisi de elektrik makinasıdır. Bununla birlikte, esas farklılık kompleks karma sistemde elektrik motoru çift yönlü enerji akışı yaparken, seri-paralel karmada generator tek yönlü enerji akışı 15

26 sağlamaktadır. Bu çift yönlü enerji akışı, çok çeşitli çalışma durumlarına imkan tanırken, özellikle seri-paralel karma sistem tarafından gerçekleştirilemeyen üçlü tahrik(içten yanmalı motor ve iki elektrik motoru) çalışma durumunu gerçekleştirir. Seri-paralel karma elektrikli araca benzer şekilde, kompleks karma sistem yüksek derecede karmaşıklık ve yüksek maliyete sahiptir. Bununla birlikte, bazı yeni karma elektrikli araçlarda çift akslı tahrik sistemi bulunmaktadır. Şekil 3.6 Kompleks karma (ön karma, arka elektrikli) elektrikli araç 16

27 Kompleks karma kontrolün geliştirilmesi, karma elektrikli araçlar için çift akslı tahrik sistemi üzerine odaklanmıştır. Bu sistemde, ön tekerleklerin aksı ve arka tekerleklerin aksı ayrı ayrı tahrik edilmektedir. Ön tekerlekler ve arka tekerlekler arasında bir aktarım ya da tahrik şaftı olmadığından, bu durum daha hafif bir tahrik sistemine ve araç içerisinde yerleştirme esnekliğine imkan tanır. Bununla birlikte, dört tekerde yapılan rejeneratif frenleme, aracın yakıt verimliliğini ve dolayısıyla yakıt ekonomisini önemli derecede arttırır. Şekil 3.6 da, ön tekerleklerin karma bir sürüş sistemi ve arka tekerleklerin de bir elektrik motoru tarafından tahrik edildiği çift akslı bir kompleks karma sistem görülmektedir. Bu sistemde altı çalışma durumu vardır. Kalkış anında, akülerden çekilen enerji ile ön ve arka elektrik motorları, aracın ön ve arka akslarını ayrı ayrı tahrik ederken, içten yanmalı motor kapalı durumdadır. İvmelenme sırasında, içten yanmalı motor ve ön elektrik motoru birlikte çalışarak ön aksı tahrik ederken, arka elektrik motoru da aynı zamanda arka aksı tahrik etmektedir. Bu çalışma durumunun üç tahrik elemanı(bir içten yanmalı motor ve iki elektrik motoru) kullanılarak eş zamanlı bir şekilde aracı tahrik ettiğine dikkat edilmelidir. Normal sürüş ve/veya akü şarjı sırasında, içten yanmalı motorun çıkış enerjisi bölünerek hem ön aksı tahrik eder, hem de elektrik motorunu(generator olarak çalışan) tahrik ederek aküyü şarj eder. İçten yanmalı motor, ön elektrik motoru ve ön aksı birbirine akuple etmek için kullanılan mekanik bağlantı elemanı genellikle planet dişli esasına dayanır. Düşük yüklerde sürüş sırasında, akülerden çekilen enerjiyle sadece ön elektrik motoru çalıştırılarak ön aks tahrik edilirken, içten yanmalı motor ve arka elektrik motoru kapalı durumdadır. Frenleme ya da yavaşlama sırasında, ön ve arka elektrik motorları ikisi birden aynı anda generator olarak çalışarak aküleri şarj ederler. Bu çift akslı sistemin kendine has bir özelliği, akslar arasındaki enerji dengeleme kapasitesidir. Ön tekerleklerin tahrik edilmeden döndüğü durumlarda, ön elektrik motoru generator olarak çalışarak, içten yanmalı motorun çıkış gücündeki değişimleri kullanır ve aküleri şarj eder. Bu güç farkı, daha sonra aküler üzerinden arka tekerlekleri tahrik ederek aksları dengelemek için kullanılır. Toyota Prius karma elektrikli aracının geliştirilmiş üst versiyonu, THS-C olarak adlandırdıkları bu enerji akış kontrol modelini kullanmaktadır. 17

28 Şekil 3.7 de, ön tekerleklerin bir elektrik motoru ve arka tekerleklerin de karma bir sürüş sistemi tarafından tahrik edildiği çift akslı başka bir kompleks karma sistem görülmektedir. Araç tahrik sisteminde altı çalışma durumu mevcuttur. Kalkış anında akülerden çekilen enerji ile sadece ön elektrik motoru çalışarak aracın ön aksını tahrik ederken, içten yanmalı motor ve arka elektrik motoru kapalı durumdadır. Araç hareket ettikten sonra, akü aynı zamanda arka elektrik motoruna Şekil 3.7 Kompleks karma (ön elektrikli, arka karma) elektrikli araç 18

29 enerji ileterek, içten yanmalı motorun hızının artmasını çabuklaştırır ve böylece içten yanmalı motor çalışır. İvmelenme sırasında, ön elektrik motoru ön aksı tahrik ederken, içten yanmalı motor ve arka elektrik motoru birlikte çalışarak arka aksı tahrik eder. Böylece, bu çalışma durumunda üç tahrik elemanı(bir içten yanmalı motor ve iki elektrik motoru) kullanılarak eş zamanlı bir şekilde araç tahrik edilir. Normal sürüş sırasında, içten yanmalı motor aracın arka aksını tahrik etmek için tek başına çalışır. Frenleme ya da yavaşlama sırasında, hem ön hem de arka elektrik motoru generator olarak çalışarak aküleri şarj ederler. Sürüş sırasında akü şarjı için, içten yanmalı motorun enerji çıkışı bölünerek, hem arka aksı tahrik eder hem de arka elektrik motorunu tahrik ederek onu generator olarak çalıştırıp aküleri şarj eder. GM Precept karma elektrikli aracı bu enerji akış kontrol sistemini kullanmaktadır. 3.2 Elektrik Motorları Elektrikli tahrik sistemi, karma elektrikli aracın kalbi olarak nitelendirilebilir. Elektrikli tahrik sistemi, motor sürüş sisteminden aldığı hareket enerjisini transmisyon üzerinden tekerlere iletir. Bazı durumlarda, transmisyon olmadan tekerler doğrudan elektrik motoru tarafından sürülebilir. Elektrik motoru, güç elektroniği anahtarlama elemanları ve elektronik kontrol ekipmanlarından oluşan motor sürücüsü, karma elektrikli araç tahrik sisteminin çekirdeğini oluştururlar. Karma elektrikli araçtaki elektrik motor sürüş sisteminin ana gereksinimleri aşağıda özetlenmiştir. Yüksek anlık güç ve yüksek güç yoğunluğu Kalkış ve yokuş tırmanma durumları için düşük hızlarda yüksek moment; normal seyir sırasında yüksek hızlarda yüksek güç Sabit moment ve sabit güç bölgelerini içeren çok geniş hız aralığı Moment ihtiyacına hızlı cevap verebilme Geniş hız ve moment aralıklarında yüksek verim Rejeneratif frenleme için yüksek verim Aracın değişik çalışma koşulları için yüksek güvenirlik ve sağlamlık Kabul edilebilir seviyede maliyet Karma elektrikli araçlardaki elektrik tahrik sistemlerinin seçimi, esas olarak üç faktöre bağlıdır. Bunlar; sürücünün beklentileri, araç kısıtları ve enerji kaynaklarıdır. 19

30 Sürücünün beklentileri; ivmelenme, en yüksek hız, tırmanma kabiliyeti, frenleme ve menzil özelliklerini içeren sürüş profili ile tanımlanır. Araç kısıtları; aracın çeşidine, araç ağırlığına ve aracın taşıdığı yüke bağlıdır. Enerji kaynakları ise; aküler, yakıt pilleri, süperkapasitörler, volanlar(flywheel) ve değişik karma kaynaklarla ilgilidir.[3] Aracı tahrik etme görevini yerine getiren elektrik motorları, araç üzerindeki enerji kaynaklarından aldıkları elektrik enerjisini, araç yüklerine göre, uygun moment ve hız gereksinimlerini karşılayacak şekilde mekanik enerjiye çevirir. Etkili bir uygulama için, sürüş sisteminin genel gereksinimleri ve kullanıldığında araç üzerinde ortaya çıkan etkileri Tablo 3.1 de verilmiştir. Araçtaki gereksinimlere göre, teknik ve ekonomik faydalar değerlendirilip bir seçim yapılır. Seçilen teknolojinin olgunluğu ve uygulama için ilave mühendislik ve dizayn değerlendirmesi gerekliliği de ek olarak göz önüne alınır.[4] Tablo 3.1 Elektrik tahrik sisteminden beklentiler ve sonuçları Gerekli özellik Sonuçlar Sürekli ve yumuşak sürüş cevabı Sürüş konforu Yüksek verim Menzil, Enerji tasarrufu Frenleme esnasında enerji kazanımı Enerji tasarrufu Tekerleklere gelen yüksek özgül güç Araç performansı, ağırlık Araca entegre etmeye uygunluk Araç yapısı Düşük bakım ihtiyacı Düşük işletme maliyeti Güvenirlik Ömür çevrim maliyeti,kullanıcı kabulü Düşük ilk maliyet Ömür çevrim maliyeti Düşük gürültü Sürüş konforu Elektrik tahrik sistemlerinin gelişimi, değişik teknolojilerdeki büyümeye; özellikle elektrik motorları, güç elektroniği, mikro elektronik ve kontrol stratejisi teknolojilerine bağlıdır. Şekil 3.8, elektrik tahrik sistemlerine genel bir bakış altında, elektrik motor çeşitlerini, bilgisayar destekli tasarım metodolojilerini, güç elektroniği elemanları ve topolojilerini, kontrol donanımları, yazılımları ve stratejilerini göstermektedir. Günümüzde motor teknolojisi ile ilgili olarak; sonlu elemanlar yöntemiyle bilgisayar destekli tasarım analizi yapılan asenkron motorlar ve sürekli mıknatıslı fırçasız motorlar en elverişli pozisyonda olanlardır. Güç elektroniği teknolojisinde, darbe genişlik modülasyonlu IGBT eviriciler en popüler olanlarıdır. 20

31 Kontrol teknolojisinde ise mikroişlemci veya dijital sinyal işlem tabanlı vektör kontrolleri oldukça yaygındır. Moment-hız karakteristiklerinin, aracın tahrik gereksinim karakteristiğine uymasından ve hız kontrollerinin basit olmasından dolayı doğru akım motorları eskiden beri elektrik tahrik sistemlerinde önemli bir yere sahiptir. Bununla birlikte, doğru akım motorlarında bulunan komütatör düzenli bakım gerektirmektedir. Günümüzde, komütatörsüz motorlar teknolojik gelişmeler ile yeni bir çağ açmış ve daha yüksek verim, daha yüksek güç yoğunluğu, daha düşük işletme maliyeti ve doğru akım motorlarına göre daha az bakım ve daha çok güvenirlik sunmaktadır. Şekil 3.8 Karma elektrikli araç elektrik tahrik sisteminin genel görünümü Yüksek güvenirlik ve bakımsız işletme koşulları, karma elektrikli araçlardaki elektrik tahrik sisteminde dikkat çeken konular haline gelince, komütatörsüz motorlar daha etkileyici hale gelmiştir. Asenkron motorlar, olgunlaşmış teknolojileri, yüksek güvenirliği ve bakım gereksinimi olmama özelliği ile karma elektrikli araç tahrik sistemleri olarak geniş bir kabul görmüşlerdir. Bir değişik alternatif olarak, sürekli mıknatıslı fırçasız motorlar, magnetik alanı üretmek için sürekli mıknatıs kullandıklarından ötürü umut vadetmektedirler. Böylelikle, yüksek verim ve yüksek güç yoğunluğu elde edilebilmektedir. Anahtarlamalı relüktans motorlar, basit ve sağlam yapılarından dolayı bu alanda potansiyel göstermektedir. [2] 21

32 Elektrik motorları her zaman uygulamanın gerektirdiklerinin bir fonksiyonu olarak değerlendirilmelidir. Örneğin, bir motor diğer çeşit motorlara göre belirli çalışma bölgelerinde daha verimliyken, bazı çalışma bölgelerinde daha verimsiz olabilir. İyi bir karşılaştırma yapabilmek için, sadece maksimum verimlerini karşılaştırmamak, belirli bir hızdaki çalışma bölgesine göre verim haritasına da bakmak gereklidir. Tablo 3.2 deki karşılaştırma, sürekli mıknatıslı motorların elektrikli araçlar için avantajlı olduğunu göstermektedir. Gerçekten, sürekli mıknatıslı motorlar performans göstergelerinde önemli birçok özelliğe sahiptirler. Fakat üretim maliyeti göz önüne alındığında, mıknatısların yüksek maliyeti ve motorun göreceli olarak yapımındaki karmaşıklık hesaba katılmalıdır. Fiyat esas alınırsa, genel sonuçlarda asenkron motorlar avantajlı görülecektir. Bununla birlikte, anahtarlamalı relüktans motoru da çeşitli uygulamalar için dikkat çeken bir motordur.[5] Tablo 3.2 Karma elektrikli araçlardaki elektrik motorlarının değerlendirilmesi Motor Tipi Asenkron motor Sürekli mıknatıslı motor Anahtarlamalı relüktans motoru Doğru akım motoru Senkron motor Motor boyut ağırlık Yüksek hız Dayanım, bakım Verim Kontrolör boyut ağırlık Kontrol kolaylığı Güç elemanları sayısı Güvenirlilik Toplam İlk elektrikli araç prototiplerinin çoğunda seri uyarmalı ya da elektronik kıyıcılar tarafından kontrol edilen dıştan uyarma devreli doğru akım motorları bulunmaktaydı. Şekil 3.9 da, dıştan uyarmalı doğru akım motoru sürücü devresi görülmektedir. Tasarım şekilleri ve ekonomik kısıtlar fırçalı teknolojinin seçimini desteklemiştir. Seri motorlar sadece bir DC/DC çevirici ünitesine ihtiyaç duyarlar. Elektrikli araçlarda seri bir motor kullanıldığında, klasik sabit moment-sabit güç 22

33 karakteristiğinden çok spesifik moment hız eğrisi esas alınır. Frenleme ve geri yönde sürüş için, devrede ilave elemanlara ihtiyaç duyulur, çünkü alan ya da armatür bağlantılarının değişmesi gereklidir. Bunu yapmak için en az dört anahtarlama elemanına ihtiyaç vardır. Frenleme için, sürüş sistemi kararsızlık durumuna karşı korunmalıdır. Dıştan uyarmalı DC motorlar, seri uyarmalı motorlarla karşılaştırıldığında ilave bir kontrole ihtiyaç duyarlar. Alan akımı, armatür akımından bağımsızdır. Bu düşük akım çoğunlukla bir tranzistörlü alan akım kıyıcısıyla kontrol edilir. Bu durumda, sabit moment-sabit güç çalışma alanı sistematik olarak 1/4 lük bir hız oranına indirgenir. Geri sürüşlerde, iki bölgeli kıyıcı bir devre ile armatür akımı ters çevrilir. Şekil 3.9 Dıştan uyarmalı doğru akım motoru sürücü devresi Günümüz bakış açısıyla, IGBT ler elektrikli araçlarda en yaygın kullanılan anahtarlama elemanıdır. Sadece, akü gerilimlerinin düşük olduğu( 100V) çeviricilerde ve çok yüksek frekanslı çeviricilerde(dc/dc çevirici, şarj devresi) MOSFET anahtarlar görülmektedir. Bununla birlikte, son yıllarda yarı iletken anahtarlardaki erişilebilirliğin artması, tasarım tekniklerinin ve maliyetlerin azalması dolayısıyla güç elektroniği teknolojisindeki gelişmeler fırçasız motorların geliştirilmesi yolunu açmıştır. Bu durum motor tasarımcılarını, motorun dönüş hızı, akımı ve bakım gereksinimi kısıtlarında rahatlatarak sürüş sisteminin verimliliği, ağırlığı ve tasarım esnekliği konularında olumlu etkiler yaratmıştır. Elektrik makinalarındaki ve sürüş sistemlerindeki gelişmeler, istenen moment-hız karakteristiğine ulaşmak için, motor tipine ve uygulamanın gerekliliklerine göre, gerilim, akım, uyarma akımı, vektör kontrolü gibi değişik kontrol çözümleri getirmiştir.[4] 23

34 3.2.1 Asenkron motorlar Asenkron motorlar, günümüzde değişik komütatörsüz motorlar arasında en olgunlaşmış teknolojiye sahiptir. Şekil 3.10, asenkron motorun sabit moment, sabit güç ve yüksek hız çalışma bölgelerinden oluşan çalışma karakteristiğini göstermektedir. Karma elektrikli araç tahrik sisteminde, asenkron motorun dinamik performansını geliştirmek amacıyla genellikle vektör kontrolü tercih edilir. Vektör kontrolü, nominal hızın üç-dört katına varan geniş bir hız aralığında çalışma imkanı sunsa da, yüksek hızlardaki verim buna orantılı olarak azalmaktadır.[3] Şekil 3.10 Asenkron motorun çalışma karakteristik eğrisi Asenkron bir makinanın çalışma prensibi, değişken bir stator alanı ile rotor-stator arasındaki hız farkından kaynaklanan, rotorda indüklenen akıma bağlı alan arasındaki etkileşim esasına dayanır. Değişken hız sürücülerinde, evirici, darbe genlik modülasyonu tekniğini kullanarak(pwm), DC besleme kaynağını üç fazlı gerilime, değişken frekans ve genlikteki sinüzoidal kaynağa çevirir. Toplam mekanik çıkış, farklı frekanslardaki makine karakteristiklerinin birbirini izlemesi sonucu oluşur. Faz akımının moment ve alan bileşenleri üzerindeki değişiklik imkanı, bir tahrik karakteristiği gerçekleştirme imkanı verir. Asenkron motorlar, günümüzdeki elektrikle tahrik edilen araçların teknik ve ekonomik gereksinimlerini karşılayabilecek bir çözümdür. Bütün hız karakteristiği boyunca verimleri yeteri 24

35 derecede iyidir. Normal çalışma koşulları altında verimleri %80-86 arasındadır. Maksimum çalışma hızları yüksektir. Örneğin binek araçları için kw arasındaki motorlarda d/d(devir/dakika) ya kadar çıkmaktadır. Yüksek hız kabiliyeti, bir dişli kutusu ihtiyacı doğurmaktadır. Fakat böylece, aşağıdaki özelliklere sahip olan bir tasarım haline gelmektedir. Düşük ağırlık ve hacim Aynı boyutlardaki bir DC motora göre daha yüksek özgül güç Akı zayıflatma bölgesi yeterince geniş(sabit moment bölgesi üç ya da dört katına çıkmakta), böylelikle elektronik çeviriciyi boyutlandırırken gücün önemli derecede azalması Sensörsüz teknikler kullanılarak pozisyon algılayıcılarından kaçınma Sağlamlık ve üretim kolaylığı Düşük üretim maliyeti Moment üretim tekniği ve sürekli mıknatısların olmayışı, sürüş sisteminin arızalarını toleranslı hale getirmektedir.[5] L V dc C M 3 ~ Şekil 3.11 Asenkron motorlar için evirici devresi AC motorlar, sinüzoidal bir gerilim tarafından ya da bazı uygulamalarda trapezoidal bir gerilim ile sürülmeye ihtiyaç duyarlar. Bu durum, darbe genişlik modülasyonu modunda çalışan bir üç fazlı eviricinin DC gerilim kaynağı ile beslenmesiyle gerçekleşir. Şekil 3.11 de asenkron motorları sürmek için kullanılan bir evirici devresi görülmektedir. Elektrikli araçlar için tasarlanan günümüz eviricilerinde bipolar tranzistörler, MOSFET ler ve çoğunlukla IGBT ler kullanılmaktadır. Üç fazlı tam köprü düşük 25

36 akım modülleri uygun fiyatlara mal edilebilmektedir. Evirici kontrol ünitesi üç fazlı gerilim üretmektedir. Rejeneratif frenleme ya da ters yönde sürüş, ilave bir yarı iletken anahtara ihtiyaç duymadan gerçekleştirilir. Alan kontrolü her zaman uygulanmaz. Göreceli olarak daha düşük frekanslardaki DC kıyıcı devrelerle karşılaştırıldığında eviriciler, akülerdeki akım darbelerini azaltmak için daha büyük bir filtreye ihtiyaç duyarlar. Şekil 3.11 de gösterilen evirici devresi senkron motorlar için de kullanılır.[6] Sürekli mıknatıslı fırçasız motorlar Diğer modern motor sürüş sistemlerinin arasında, asenkron motor sürüş sistemi ile yarışmaya en kabiliyetli olan sistem, sürekli mıknatıslı fırçasız motorlardır. Bu sistemin avantajları aşağıda sıralanmıştır. Şekil 3.12 Sürekli mıknatıslı fırçasız motor moment-hız karakteristiği Magnetik alan, yüksek enerjili sürekli mıknatıslar tarafından uyarıldığından dolayı, belirli bir çıkış gücü için toplam ağırlık ve hacim önemli derecede düşürülerek daha yüksek güç yoğunluğu elde edilir. Rotor bakır kayıpları olmadığından dolayı, verimleri doğal olarak asenkron motorlardan daha yüksektir. Sıcaklık esas olarak statorda meydana geldiği için, etrafa dağıtılması daha yüksek verimle yapılabilir. Sürekli mıknatısla uyarma, üretim hataları riskinden, aşırı ısınmadan veya mekanik hasardan daha az etkilendiğinden güvenilirliği daha yüksektir. 26

37 Rotorun daha düşük elektromekanik zaman sabitinden dolayı, belirli bir güçteki rotor ivmelenmesi arttırılabilir. Sürekli mıknatıslı fırçasız motorun hız aralığını arttırmak ve verimliliğini geliştirmek için güç elektroniği çeviricisinin iletim açısı, nominal hızın üzerinde kontrol edilebilir. Şekil 3.12, sürekli mıknatıslı fırçasız motorun iletim açısı kontrolü yapılarak elde edilen moment-hız karakteristiğini göstermektedir. Hız aralığı, nominal hızın üç ila dört katına kadar ulaşılabilir. Bununla birlikte, çok yüksek hızlarda verim düşebilir, sürekli mıknatıs demagnetizasyondan ve olası hatalardan etkilenebilir. Değişik yapılarda sürekli mıknatıslı fırçasız motorlar mevcuttur. Sürekli mıknatısın düzenlenişine göre, temel olarak yüzeye monteli ya da gömülü mıknatıs motor tipleri bulunmaktadır. Yüzey mıknatıs tasarımlı motorlarda daha az mıknatıs kullanılırken, gömülü mıknatıs tasarımlar daha yüksek hava aralığı akı yoğunluğuna ulaşabilirler. En çok kullanılan sürekli mıknatıs neodmiyum-demir borondur. Sürekli mıknatıslı karma motor olarak adlandırılan bir başka motor çeşidi, hava aralığı magnetik alanını, sürekli mıknatıs ve alan sargısının birleşiminden elde eder. Sürekli mıknatıslı karma motorlar, daha geniş hız aralığı ve daha yüksek verim sunarken yapısı daha karmaşıktır.[3] Günümüzde kullanılan bazı sürekli mıknatıslı motorlar, trapezoidal dağıtılmış magnetik alana sahiptir. Çok fazlı sargılar buna karşılık bir eviriciye bağlıdır. Bu yüzden sürekli mıknatıslı motorlar, elektronik olarak komütatörlü ya da fırçasız DC motor olarak adlandırılır. Sargılar, bir alan bölümü altında anahtarlanabilir ya da magnetik alan dağıtımına adapte edilebilir. Ancak, fazların sayısının artması ile birlikte yarı iletken anahtarların sayısı da artar. Bu yüzden, üreticiler üç fazlı motorları tercih etmektedirler. Sürekli mıknatıslı motor eviricisinin güç kısmı, asenkron motorlar için tasarlanan eviricilere benzerdir. Evirici kontrolünde sürekli mıknatıslı motorlar için özel bir durum göz önünde bulundurulmalıdır. Kutupların pozisyonları, bir algılayıcı sistemi ile ya da motor gerilimi ile kontrol edilmelidir. Asenkron motorlar ya da dıştan uyarmalı doğru akım motorlarla karşılaştırıldığında, anma hızının üzerindeki bir aralıkta çalışma durumu basit değildir. Bu durumda, kontrol reaktif akım ile ya da daha büyük bir kutup açısı ile gerçekleştirilebilir. Frenleme bölgesinde çalışma mümkündür. Sabit moment ve sabit güç çalışma bölgesi arasındaki oran asenkron motorunkinden biraz farklı olacaktır.[6] 27

38 3.2.3 Anahtarlamalı relüktans motoru Anahtarlamalı relüktans motorlarının karma elektrikli araç uygulamaları için potansiyele sahip olduğu görülmektedir. Anahtarlamalı relüktans motorlar, basit yapı, düşük üretim maliyeti avantajlarına sahiptirler ve elektrikli araç tahrik sistemi için moment-hız karakteristiğini karşılamaktadırlar. Konstrüksiyonlarındaki basitliğine karşın, tasarım ve kontrolünde basitlik içermez. Kutup uçlarındaki şiddetli doyma ve kutupların saçak etkisinden dolayı, tasarım ve kontrolü zor ve inceliklidir. Aynı zamanda, genellikle akustik gürültü problemi gösterirler. [3] Vdc T1 L1 T13 L3 T3 T2 L2 T24 L4 T4 Şekil 3.13 Anahtarlamalı relüktans motoru için evirici devresi Anahtarlamalı relüktans motoru, düşük güçlerdeki yüksek verimliliğinden ve düşük malzeme maliyetinden dolayı elektrikli araçlar için önerilmektedir. Çeşitli kontrol tipleri mevcuttur. Basit anlamda, her bir bobin iki yarı iletken anahtar arasında bağlıdır. Sadece bir akım yönü gerekliliği vardır. Birden çok fazlı anahtarlamalı relüktans motorunda, bazı bobinler için çeviricinin içerisinde bir kombinasyon gerçekleştirilebilir. Şekil 3.13 te dört fazlı anahtarlamalı relüktans motoru için altı yarı iletken anahtarlı bir çevirici görülmektedir.[6] 3.3 Yakıt Pilleri Araçlarda kullanılan içten yanmalı motorun daha verimli, daha düşük emisyonlu alternatif güç kaynaklarıyla değiştirilebilme olasılığı 1960 lardan beri düşünülmektedir. O zamandan beri, yakıt pillerinin, içten yanmalı motorun yapabileceklerinin benzerini veya daha iyisini yapabilme kabiliyetine sahip olduğu geniş kabul görmüştür. Bu görüş, bugün çoğunlukla desteklenmektedir. Yakıt pili 1839 yılında William Grove tarafından keşfedilmiştir. İçten yanmalı motorlardaki Carnot çevriminin verimiyle kıyaslandığında, yakıt pillerinin verimliliği daha yüksek olduğundan dolayı yakıt pillerinin araç uygulamalarında yer edineceği ilk kez Wilhelm Ostwald tarafından öne sürülmüştür. Yakıt pili teknolojisinin araç 28

39 uygulamaları ve sabit uygulamaları alanında 20.yüzyılda önemli rönesanslar gerçekleşmiştir ve 1960 lı yıllarda, sanayileşmiş ülkelerde, şehir hava kalitelerinin kötüye gitmesinden dolayı yakıt pillerinin temiz emisyonları, etkileyici bir özellik haline gelmiştir lerdeki petrol krizi de, yüksek verimli yakıt pilinin, araç uygulamalarında, içten yanmalı motorun yerini almasını desteklemiştir. Ne yazık ki, o yıllarda yakıt pillerinin maliyetlerinden dolayı içten yanmalı motorla boy ölçüşemediği görülmektedir lardan bugüne gelene kadar, artan bir ilgi ile yakıt pillerinin araç uygulamalarında ticarileştirme çalışmaları devam etmektedir. Yakıt pilleri, elektroaktif kimyasalları tüketerek enerji üretir, bu kimyasallar hücreye sağlandığı sürece yakıt pili sürekli olarak enerji üretebilir. Bir yakıt pilini anlatmanın en kolay yolu, elektrolizin tersi olduğunu söylemektir. En basit anlamda, hidrojen ve oksijenin elektrokimyasal dönüşüm ile suya dönmesidir. Hidrojen, anotta hidrojen iyonlarına ve elektronlarına ayrılır. Elektronlar, dış devre üzerinden katoda akar, hidrojen iyonları elektrolit üzerinden katoda akarlar ve oksijen ile elektronlarla reaksiyona girerek suyu oluştururlar. Teorik elektromotor kuvveti veya hidrojenoksijen hücresinin potansiyeli 1 atm, 25 C standart koşullarda 1.23 V dur. Ancak pratik akım yoğunluklarında ve çalışma koşullarında bir hücrenin tipik gerilimi V arasındadır. Bu yüzden, yakıt pilleri seri hücrelerin bağlanmasından oluşur. Hidrojen, yakıt pili için ideal bir çevre kirletmeyen yakıt olarak görülmektedir. Çünkü bütün yakıtlar arasında, birim ağırlık başına en yüksek enerjiye sahiptir ve yakıt pili reaksiyonu sonucunda ortaya çıkan ürün sadece sudur.[3] Tablo 3.3 Önemli yakıtların teorik enerji karakteristikleri Özgül enerji(wh/kg) Enerji yoğunluğu(wh/l) Sıkıştırılmış hidrojen gazı a Sıvı hidrojen b Magnezyum hidrid Vanadyum hidrid Metanol Benzin a Ortam sıcaklığında ve 20 MPa basınçta b Krojenik sıcaklıkta ve 0.1 MPa basınçta Hidrojen, birincil bir yakıt olmadığı için, genellikle bir yakıt dönüştürücüsü tarafından hidrokarbonlar, metanol ve kömür gibi çeşitli birincil yakıtlardan elde edilir. Hidrojeni depolamanın üç ana yolu vardır. Bunlardan birincisi, sıkıştırılmış 29

40 gaz(compressed hydrogen gas-chg) olarak depolamaktır. Sıkıştırılmış doğal gaza benzer şekilde, sıkıştırılmış hidrojen gazı, MPa basınçta fiberglasla kuvvetlendirilmiş alüminyum tanklarda depolanabilir. İkinci olarak, kaynama noktasının altına düşürülerek(-253 C) sıvı hale getirilir ve krojenik tanklarda depolanır. Üçüncü olarak, magnezyum ve vanadyum gibi bazı metallerle reaksiyona girdirilerek metal hidridleri oluşturması sağlanır. Reaksiyon, geri çözünürlüğün sıcaklığına bağlı olarak tersinirdir. Tablo 3.3, değişik formlarda depolanan hidrojeni, sıvı metanol ve sıvı benzini içeren bazı önemli yakıtların teorik enerji içeriklerini göstermektedir. Tablo 3.4 Yakıt pillerinin karakteristikleri PAFC AFC MCFC SOFC PEMFC DMFC Çalışma Sıcaklığı ( C) Güç yoğunluğu (W/cm ) Ömür(binsaat) Maliyet (US$/kW) Devreye alma zamanı(saat) 1-4 < <0.1 <0.1 Verim dolaylı > >50 doğrudan H 2 - Sıkıştırılmış hidrojen gazı, depolama, düşük ağırlık, düşük maliyet, olgunlaşmış teknoloji ve yeniden yakıt haline hızlı gelme kabiliyetinin avantajlarını sunmakla birlikte büyük hacimli boyutlar ve güvenlik yönünden dezavantajlıdır. Sıvı hidrojen, yüksek özgül enerji ve yakıta hızlı dönüşme kabiliyetini birlikte sunarken pahalı üretim ve gaz haline geçmedeki istikrarsızlık dezavantajlarını birlikte getirir. Metalhidridler, kompakt boyutlar ve esas güvenlik özelliklerini sağlarken, çok yüksek sıcaklıkta ayrışma sıcaklığı(magnezyum hidrid 287 C) veya göreceli olarak düşük özgül enerjiye(vanadyum hidrid 700Wh/kg) sahip olmanın sıkıntısını çekmektedirler. Yakıt pili sistemleri arasında yakıtın çeşidi, elektrolidin çeşidi, yakıt ve çalışma sıcaklığının çeşidi gibi çok fazla sayıda değişken olduğundan dolayı literatürde 30

41 birçok sınıflandırma görülmektedir. Yakıt pillerinin altı çeşidi bulunmaktadır. Sabit uygulamalar ve araç uygulamaları için geliştirilen bu çeşitler şunlardır. Fosforik asit yakıt pili(phosphoric acid fuel cell-pafc) Alkali yakıt pili(alkaline fuel cell-afc) Ergimiş karbonatlı yakıt pili(molten carbonate fuel cell-mcfc) Katı oksit yakıt pili(solid oxide fuel cell-sofc ) Polimer elektrolit zarlı yakıt pili(polymer electrolyte membrane - proton exchange membrane fuel cell-pemfc) Doğrudan metanollü yakıt pili(direct methanol fuel cell-dmfc) Bu sistemlerin bazı çalışma karakteristiklerinin bir özeti Tablo 3.4 te verilmiştir. MCFC ve SOFC yüksek çalışma sıcaklıklarından dolayı, sırasıyla 600 C ve 900 C, araç uygulamaları pratik olarak zorlaşmaktadır. DMFC, otuz yıldır geliştirilmekte olmasına karşın bu teknoloji halen olgunlaşmamıştır. Elde edilen güç seviyesi ve güç yoğunluğu pratik araç uygulamaları için çok düşüktür. Diğerleri, PAFC, AFC, PEM tipi yakıt pilleri araç uygulamaları için teknik olarak mümkündür. Şekil 3.14 Yakıt pilli karma elektrik araç uygulamasının şematik görünümü PEM tipi yakıt pili teknolojisindeki gelişmelerle birlikte bu yakıt pilleri, elektrikli araç uygulamalarında AFC ye göre avantajlı hale gelmiştir. Bunun ana sebepleri, 31

42 yüksek güç yoğunluğu ve daha uzun çalışma zamanı, bununla birlikte düşük çalışma sıcaklıklarını sağlamak ve ekonomik olarak maliyetlerinin daha düşük olmasıdır. Böylelikle, elektrikli araçlar için yakıt pilleri konusunda günümüz araştırma geliştirme çalışmaları PEM yakıt pilleri üzerine odaklanmıştır. Şu anki çalışmalardaki kilit nokta, katı polimer çekirdeğin ve platinyum elektrokalist elektrotların malzeme maliyetlerini düşürmektir. Sıvı yakıtın belirgin avantajını elde tutarken, DMFC nin noksanlıklarından uzaklaşarak, metanol yakıtlı PEM yakıt pilleri, elektrikli araçlar için giderek daha etkileyici hale gelmektedir.[7] Şekil 3.14 te yakıt pilli karma elektrikli araç sisteminin şematik görünümü ve Şekil 3.15 te de araç üzerindeki uygulaması gösterilmiştir.[8] PAFC, MCFC ve SOFC teknolojileri, yük dengeleme, ev ve ticari enerji üretimi ve yedek güç gibi sabit uygulamalar için geliştirilmiştir. Bununla birlikte, PAFC nin otobüsler için bir güç kaynağı olarak kullanıldığı bazı çalışmalar yürütülmektedir. Bu arada, BMW şirketi, katı oksit yakıt pilinin(sofc), arabalarda, otobüslerde ve kamyonlarda, araç hareket halinde olmadığı durumlarda ısıtma, klima ve elektrikle yapılan işlemler için kullanılmasını araştırmaktadır. Şekil 3.15 Yakıt pili sisteminin araç üzerindeki uygulaması PEM yakıt pili, diğerlerine göre daha küçük boyutları ve devreye alma süresinin kısa olmasından dolayı araç uygulamalarında özellikle dikkat çekmektedir. Bir aracı enerjilendirmek için en basit ve en pratik PEM yakıt pili sistemi, yakıtın doğrudan elektriğe çevrildiği doğrudan hidrojen veya doğrudan metanol uygulamalarıdır. Hidrojen besleme altyapısının, güvenli ve verimli hidrojen depolama sistemlerinin olmamasından dolayı, yakıt pilini uygun yakıta göre tasarlamak yaklaşımıyla, 32

43 halihazırda bulunan sıvı yakıtlardan benzin ve metanolün kullanımına gidilmektedir. Bu yaklaşımın getirdiği sorun, yakıt piline saf hidrojen beslemek için yakıtı dönüştüren küçük bir rafinerinin araç içine yerleştirilme ihtiyacıdır. Bununla birlikte, yakıt pilinin katalitik elektrotlarının zehirlenmemesi için hidrojen hiç sülfür içermemeli ve sadece milyonda birkaç karbonmonoksit bulundurmalıdır. Bu teknoloji, bazı emisyonların üretimi, toplam sistem veriminde azalma ve sistem karmaşıklığında artış gibi problemleri de beraberinde getirmektedir. Aslında, bu sistemin tek avantajı bilinen bir yakıtın kullanılmasıdır. Ancak, kullanılacak benzin, sülfür içermemelidir, bu da içten yanmalı motorda kullanılan yakıttan farklı olması gerektiği anlamına gelir. Bu sistemin aracı sürme kabiliyeti konusunda olduğu kadar, bu metod ve böyle bir dolaylı sistemin toplam devreye alma süresi konusunda da kaygılar vardır. Sürüş kabiliyeti, aracın gaz pedalına basıldığında duruş pozisyonundan yumuşak şekilde hareket haline geçme kabiliyetidir. Doğrudan yakıt beslemesi olmayan dolaylı bir yakıt pili sisteminin, yakıt işlemcisinin geçici hal cevabı, araç sürüş kabiliyetinin iyi olmasını sağlayacak derecede hızlı olmalıdır. Birçok yönden, dolaylı bir sistem, yakıt pilinin bilinen bir yakıtla çalıştırılmasında övgüye değer özellikler içermektedir. Araçları tahrik etmek için kullanılan en basit ve en iyi yakıt pili sistemleri, ön bir işlem ihtiyacı duyulmadan yakıtın doğrudan yakıt pili içerisinde dönüştürüldüğü sistemlerdir. Buna aday dört sistem, doğrudan hidrojen beslemeli PEM tipi yakıt pili, doğrudan hidrojen beslemeli AFC yakıt pili, doğrudan metanol yakıt pili ve sıvı asit elektrotlu doğrudan hidrojen ya da metanol yakıt pilleridir. DMFC yi ele alacak olursak, halen üstesinden gelmesi gerekilen teknik zorluklar bulunmakta ve ticarileşmekten en uzak olan tiptir. Özet olarak, DMFC, çözülmemiş metanol tortularından dolayı platinyum esaslı elektrokatalistlerin zehirlenmesinden zarar görür ve bu da hücre performansının düşmesine neden olur. Bu problemi çözmek üzere, platinyum ile birleşmesi için daha etkili bir yardımcı katalizör bulunması gerekir. Otuz yıl önce, platinyum-rutenyum alaşımlarla desteklenmiş karbon malzemeler, metanolün elektro-oksidasyonu için en iyi katalizörlerdir. Bu katalizör sistem en etkin olma özelliğini korumakla birlikte, birtakım gelişmeler göstermiştir lerdeki performans ile bugünkünü karşılaştırmak zordur. Ancak, önceki çalışmalar PEM elektrolitten çok, sülfirik asit üzerinde yoğunlaşmıştır. PEM 33

44 elektrolitte, aynı zamanda metanolün hava elektroduna geçiş problemi mevcuttur. Metanol, yüksek oranda suyla birleşmiş hidronyum iyonları tarafından transfer edilerek çözüm yoluna gidilmiştir. Bu şekildeki geçiş sistem verimini düşürerek, yakıtın hava buharında kaybına ve hava elektrodunun zehirlenmesine neden olmaktadır. Metanol geçişinin, devirdayımlı sıvı sülfirik asit elektrodu ve uygun bir çok küçük delikler içeren zar ile, bir katı PEM elektrolitine göre daha kontrol edilebilir olduğu görülmüştür. Özetle, hem sıvı asit, hem de PEM tipi DMFC yakıt pilleri diğer bütün direkt hidrojen sistemlerine göre ticarileşmekten daha uzak görünmektedirler. Direkt hidrojen tipi PEMFC yakıt pilleri etkileyici özellikler göstermektedir. Yüksek sıcaklıklarda çalışan Ballard tipi sistemlerle ve ortam basıncına yakın çalışan IFC sistemleriyle mükemmel sonuçlara ulaşılmıştır. Bununla birlikte, maliyete ilişkin kesin bir veri yayımlanmamış olmasına rağmen toplam sistem maliyeti içten yanmalı motorla yarışabilmek için halen çok pahalıdır. Gösterilen ilerlemelerle birlikte, PEMFC yakıt pili sistemlerinin daha az pahalı hale gelmesi için olumlu olasılıklar mevcuttur. Doğrudan hidrojen AFC yakıt pilleri çok fazla dikkat çekmemektedir. AFC yakıt pillerinin basitlik ve ucuzluk faydalarını sundukları hakkında bir şüphe olmamasıyla birlikte, asit sistemlerle karşılaştırıldığında malzeme seçiminde daha fazla esneklik vardır. PEMFC yakıt pillerindeki pahalı platinyum katalistlerin tersine, hidrojen ve hava elektrotları için düşük maliyetli temel metal katalistler kullanılabilir. ZeTech, AFC yakıt pili sistemlerinin geliştirilmesinde oldukça etkin bir rol oynamakta ve üretim için küçük montaj hatları oluşturmaktadır. PEM yakıt pili ya da AFC yakıt pili sistemlerle tahrik edilen araçların yaygınlaşmasının önündeki önemli iki engel, hidrojenin yakıt olarak kabul edilmesi ve araç üzerinde uygun bir hidrojen depolama yönteminin eksikliğidir. Buna bağlı olarak, hidrojeni kullanma sırasındaki güvenlik esasları ve bu gazın büyük miktarlarda taşınması ve dağıtımı için altyapının olmayışı problem noktalarıdır. Araçların üzerinde hidrojen depolama konusu ikinci büyük teknik zorluktur. Kabul edilebilir bir sürüş menzili sağlayabilmek için, tanklardaki sıkıştırılmış hidrojenin basıncının 34 MPa dan fazla olması gerekir. Bu depolama tankı aynı zamanda ağırlık ve hacim dezavantajlarını beraberinde getirmektedir. Hidrojenin krojenik sıvı olarak depolanması, -253 C gibi bir sıcaklık gerektirmekte ve bu da sıvılaştırma sürecinde 34

45 Tablo 3.5 Yakıt pilli karma elektrikli araç demonstrasyonları Tarih Üretici Araç Teknoloji Yakıt, Menzil 1990 H Power, 3 adet 9.1 metre 50 kw Fuji Electric, Metanolden Georgetown otobüs fosforik asit* hidrojen Ünv., A.B.D. Hükümeti 1991 Ballard 9.8 metre 120 kw, Ballard PEM Sıkıştırılmış otobüs 1993 Enerji Ortakları Green car spor otomobil hidrojen 15 kw, PEM Sıkıştırılmış hidrojen, 100 km 1994 Daimler-Benz Necar 60 kw, Ballard Mk 5, PEM Sıkıştırılmış hidrojen 1996 Daimler-Benz Necar 2 50 kw, Ballard Mk 7, PEM Sıkıştırılmış hidrojen, 250 km 1997 Daimler-Benz Necar 3 50 kw, Ballard Mk 7, PEM Metanolden hidrojen, 400 km 1998 Daimler-Benz Necar 4 50 kw, Ballard Mk 7, PEM Sıvı hidrojen, 400 km 1997 Ballard 6 adet 12.2 metre otobüs 205 kw, Ballard Mk 6, PEM Sıkıştırılmış hidrojen 1996 Toyota RAV4 10 kw, PEM* Hidrojen, 250 km 1997 Toyota RAV4 25 kw, PEM* Metanolden hidrojen, 500 km 1997 Daimler-Benz Nebus 12 metre 190 kw Ballard, PEM Sıkıştırılmış otobüs hidrojen, 250 km 1997 Renault Laguna 30 kw, De Nora, PEM Sıvı hidrojen, 500 km 1997 Mazda Demio 25 kw, PEM* Metanolden hidrojen, 170 km 1998 Georgetown Ünv.,Nova Bus, US DoT 12 metre otobüs 100 kw, International Fuel Cells, fosforik asit* Metanolden hidrojen, 550 km 1998 Zevco Londra Milenyum taksi 5 kw, alkalin* Sıkıştırılmış hidrojen, 150 km 1998 Opel(GM) Zafira 50 kw, PEM* Metanolden hidrojen PSA Berlingo 30 kw yakıt pili, 20 kw NiMH akü Hidrojen, 300 km GM EV1 Yakıt Pili 102 kw, 3~AC Metanol asenkron motor Ford P2000 FCEV 67 kw Hidrojen Ford P2000 SUV Metanol Ford P2000 FC5 PEM yakıt pili Honda FCX-V1 60 kw Ballard yakıt pili Hidrojen Honda FCX-V2 60 kw Honda yakıt pili Metanol Nissan Altra 30 kw PEM Metanol * Akü ya da başka enerji depolama elemanı içeren karma sistem 35

46 enerji tüketimi içermektedir. Metal hidridlerin içerisinde depolama yöntemi de önerilmekle birlikte, bu sistem de ekstra ağırlık getirmekte ve aracın sürüş menzilini kısıtlamaktadır. Yakıt pilli araçların karma elektrikli araç olarak geliştirilmesi çalışmalarındaki temel strateji, aracın verimliliğini arttırmak için akü ya da ultrakapasitör gibi bir enerji depolama elemanı kullanarak yük dengelemektir. Böylelikle, yakıt pilini maksimum güç ihtiyacı için boyutlandırma gereği ortadan kalkar. Bunun yerine, yakıt pili esas olarak sabit çıkış gücünde çalışır ve çıkış gücü tahrik gücünden fazla olması durumunda enerji depolama elemanını besler. Enerji depolama elemanı da ivmelenme ve yokuş tırmanma durumlarında yüksek enerjiyi sağlarken, araç rejeneratif frenleme yaparken enerjiyi depolar. Özetle, bir araçta hangi yakıt pilinin enerji kaynağı olarak kullanılacağı kararı, yakıt pilinin konvansiyonel yakıtlarla mı yoksa yakıt pilinin en iyi özelliklerini göstereceği yakıtla mı çalıştırılacağına bağlıdır. Tablo 3.5 de dünyadaki yakıt pilli karma elektrikli araç uygulamalarının belli başlıları görülmektedir.[9] 3.4 Enerji Depolama Sistemleri DOE(US Department of Energy), karma elektrikli araçlarda kullanılacak olan enerji depolama elemanlarının sağlaması gerektiği performans hedeflerini belirlemiştir. Tablo 3.6 da bu değerler görülmektedir. Bu tabloda, minimum değerler günümüzde olması gereken, istenen değerler de gelecekte ulaşılması hedeflenen seviyelerdir. Enerji depolama elemanı olarak anılan bu sistemlerde her ne kadar adı verilmemişse de bu değerleri sağlayabilecek en kuvvetli aday olarak aküler görülmektedir.[10] Aküler Karma elektrikli bir araçtaki aküler, araç kullanımı sırasında %50 civarındaki bir nominal şarj seviyesinde çalıştırılmaktadır. Böylelikle, şarj ve deşarj darbe akımlarıyla başa çıkarak, aşırı şarj(~%80 in üstü), aşırı deşarj(~%20 nin altı) veya tam deşarj(~%0) durumuna gelmezler. Bu büyük akım darbelerinin, aküleri yüksek ve düşük gerilimlere çıkarmaya eğilimleri olduğundan, şekilde de görüldüğü gibi karma elektrikli araçlarda %30-70 şarj seviyeleri arası bir çalışma bölgesi seçilir. Bu aralık, %25-75 seviyelerine biraz daha açılacak olursa, akünün anma kapasitesinin 36

47 Tablo 3.6 DOE nin karma elektrikli araçlardaki enerji depolama sistemi şartları Karakteristikler Birim Hızlı cevap veren motor Yavaş cevap veren motor Minimum İstenen Minimum İstenen Darbe deşarj gücü kw Rejeneratif tepe darbe gücü Toplam enerji (deşarj ve rejeneratif) Şarj deşarj ömrü kw kw h bin adet 200,25 Wh 50,100 Wh 300,35 Wh 100,100 Wh 120,100 Wh 20,600 Wh 300,200 Wh 100,600 Wh Etiket ömrü yıl Maksimum ağırlık kg Maksimum hacim litre Maksimum yükseklik mm Üretim maliyeti ( adet/yıl) US $ yaklaşık olarak sadece yarısının kullanılabildiği görülür. Anma karma çalışma seviyesi, araçta kullanılan akü tipinin ve elektrokimyasının, şarjını iletme ve şarjı kabul etme karakteristiklerine bağlı olarak seçilir. Eğer bir akü, şarjı kabul etmekten Şekil 3.16 Akü gücü ve şarj durumuna bağlı kullanılabilir enerji eğrisi 37

48 çok deşarj konusunda kuvvetliyse şarj seviyesi %50 nin altında, şarj edilebilme özelliği daha kuvvetliyse şarj seviyesi %50 nin üstünde seçilmelidir. Araç kontrol sistemi, akülerin şarj seviyesini sürekli ölçerek bu sınır seviyelere yaklaşmadan çalışma bölgesinin ayarını yapmalıdır. Şekil 3.16 da, aküden elde edilebilecek enerji miktarının şarj, deşarj durumuna göre eğrisi görülmektedir.[10] Literatürde, elektrikli ve karma elektrikli araçlar için önerilen çeşitli aküler bulunmaktadır. Aşağıdaki bölümlerde, araçlarda kullanmak için gelecekte umut vadeden akülerden bahsedilmiştir Kurşun-asit aküler Geliştirilmesi çok eski tarihlere de dayansa, günümüzde hala çok yaygın olarak kullanılan akü tipidir. Yaygın olarak kullanılan üç çeşit kurşun-asit akü tipi vardır. Bunlar, aşırı fazla elektrolitli, az bakımlı ve valf regüleli(vrla-valve regulated lead-acid) kurşun asit akülerdir. Konvansiyonel(aşırı fazla elektrolitli) tip aküler, elektrolitin özgül ağırlığını kontrol etmek, plakaların üzerindeki elektroliti korumak için periyodik olarak su ilave etmek ve akü deşarj olduktan sonra, kapasitesinin düşmesine neden olan şiddetli sülfatlaşmayı önlemek için tekrar şarj etmeyi gerektirir. Asit kabarcıklarının emisyonları, akü çevresindeki metalik kısımların korozyona uğramasına neden olur. Üst kapaktaki asit sızıntısı, kaçak akıma neden olarak kendi kendine deşarj olmayı ve toprakla şönt olma tehlikesini arttırır. Bu problemlerin üstesinden gelebilmek için oksijenin yeniden birleşmesi çevrimine dayanan VRLA aküleri ortaya çıkmıştır. Bu aküler, akü yerleşiminde rahatlık, su eklemeden veya özgül ağırlığı kontrol etmeden kullanım, arttırılmış güvenlik ve bazı durumlarda üstün performans sağlamaktadırlar. Geçmişte kurşun-asit aküleri sınıfta bırakan kilit sorunlar; kısa ömür, yüksek bakım gereksinimi ve yetersiz enerji yoğunluğudur. Bu sorunlara ek olarak, güvenlik, çevresel etki faktörü ve malzemelerin geri kazanımı geçmişe göre daha önemli hale gelmektedir. Şekil 3.17 de, 2 V, 1.2 Ah VRLA akü hücresinin 80A yükte ve yüksüz haldeki şarj durumu karakteristiği görülmektedir.[11] Düşük maliyeti, iyi performansı ve geri dönüşümü de olanaklı kılan mevcut üretim tesisleri ve altyapı imkanlarıyla, kurşun-asit aküler karma elektrikli araç 38

49 uygulamalarında dikkate alınması gereken bir teknolojidir. Tipik bir VRLA akünün özgül enerjisi yaklaşık olarak Wh/kg arasında değişirken, özgül güç seviyeleri W/kg civarındadır. Bu değerlerde, 3.6 kw/kg lık ticari ulaşılabilir ürünler mevcuttur. Bununla birlikte, şarj durumu %100 lerden, %50 gibi düşük seviyelere inene kadar 200 W/kg veya daha fazla özgül güç seviyelerinde sabit güç çıkışı elde edilebilir. VRLA aküleri, DOE minimum güç gereksinimlerini ve özel ürünler istenilen seviyeleri sağlayabilir. Tam şarj edilmiş durumda, VRLA akülerin yüksek güç, düşük sıcaklık şarj-deşarj kapasiteleri oldukça iyidir. Buna karşılık, %50 şarj seviyesinde, indirgenmiş elektrolitin kuvveti aküyü donmaya karşı hassaslaştırır ve bu da performansta büyük bir düşüşe sebep olur. Bu güçlükler, aküyü kullanma stratejileri ve ısıl yönetim sistemleri ile aşılabilir, ancak bu hem maliyete, hem de akü ömrüne etki edecektir. VRLA aküler, DOE nin sınırı olan 52 C lere kadar etkin bir şekilde çalışma özelliği göstermekle birlikte, kendi-kendine deşarj olma performansı, limitlerin bir hayli üstündedir. Şekil 3.17 VRLA akü hücresinin gerilim karakteristiği VRLA akü sistemleri, karma elektrikli araçlar için istenilen gücü ve enerji seviyelerini sağlamakla birlikte ağırlık, hacim ve boyut amaçlarını karşılayamamaktadır. Şarj kabulü, halen diğer teknolojiler kadar verimli olmasa da, karma elektrikli araçlar için kullanımı kabul edilebilir seviyelerdedir. Maliyet hedefleri, bu teknolojinin mevcut haliyle bile karşılanabilmektedir. Kullanım 39

50 ömrünün on yıl şartını sağlaması, bu teknoloji için karşılanması zor olsa da maliyetinin ucuzluğu ile bu sorun aşılabilir. Geri dönüşüm oranı yüksek olduğundan(>%95) önemli bir çevre ve güvenlik etkisi yoktur. Özetle, düşük maliyeti, destek faaliyetlerinin ulaşılabilirliği, periyodik bakım ve modüllerin yerleştirilip çıkartılması, diğerlerine göre daha az problemli olduğundan karma elektrikli araçlar için uygun bir teknolojidir.[10] Nikel-kadmiyum aküler Nikel-Kadmiyum(NiCd) aküler, performans seviyeleri birçok yönden kurşun-asit akülere benzer olduğundan birbirleriyle yarışırlar. NiCd aküler, Wh/kg özgül enerji ve W/kg güç seviyelerine sahiptir. İnce plakalara sahiptirler. 1.2 V gibi düşük hücre gerilimlerinden dolayı yüksek gerilimlere çıkmak için birçok seri bağlantı gerektirir. Bir aracı sürmeye yeterli güç seviyelerini sağlarlar, ancak DOE gereksinimlerini sağlayacak kadar mükemmel değildirler. NiCd akülerin, düşük sıcaklıklarda, yüksek oranda deşarj performansları çok iyidir. Aküler arasında, düşük sıcaklıktaki en iyi performansa sahiptir. Bununla birlikte, performansları sıcaklığa karşı oldukça duyarlıdır. Örneğin, ortam sıcaklığı 30 C den 40 C ye artış gösterdiğinde ömürleri kabaca yarı zaman iner. Bu yüzden ısıl yönetim sistemiyle birlikte kullanılması gerekir. Yüksek güç gerektiren durumlarda deşarj performansı diğer aday teknolojilere göre çok iyi olmamakla birlikte, şarj seviyesi %30-70 çalışma aralığındaki karma elektrikli araçlar için şarj kabul yeteneği mükemmeldir.[10] Ni-Cd aküler, günümüzde özgül enerji, özgül güç, şarj ömrü ve güvenilirlik arasında dengeyi en iyi temsil eden aküdür. Ni-Cd aküler, bununla birlikte hafıza etkisinden dolayı kullanıcıya sıkıntı yaratmaktadır. Anma kapasitesini sağlamak için şarj rejimleri uzun zaman almaktadır. Hafıza etkisi, kadmiyum elektrodu üzerinde normalin dışında büyük kristaller oluşmasından kaynaklanmaktadır. Bu kristaller, kadmiyum elektrodunun yüzey alanını düşürerek akünün efektif iç direncini arttırmaktadır. Ayrıca, Ni-Cd akülerin birim ağırlık başına düşen enerji miktarı kurşun asit akülerden sadece biraz fazla iken, yüksek sıcaklıklarda kendi kendine deşarj olma oranı oldukça yüksektir.[11] Hepsinin en kötüsü, kadmiyum çevreyi kirletebilecek çok kötü bir zehir ve kansorejen bir maddedir. NiCd teknolojisi, kurşun-asit gibi imalatı yapılan olgun bir teknolojidir. Dünyadaki birçok karma 40

51 elektrikli araç geliştirme programlarında, daha yaygın olarak otobüslerde, yani düşük özgül enerjinin caydırıcı bir faktör olmadığı durumlarda kullanılmaktadır.[10] Nikel-metal hidrid aküler Nikel-Metal Hidrid(NiMH) aküler, NiCd aküler gibi 1.2 V luk hücre gerilimine sahip olmakla birlikte benzer boyutlardakilere göre daha yüksek özgül enerji ve enerji yoğunluğu seviyeleri ile karma elektrikli araçlarda kullanılmak üzere etkileyici özellik gösterirler. Varta, SAFT ve Ovonics gibi firmalar tarafından geliştirilmiş değişik ürünler bulabilmek mümkündür. Toyota Prius karma elektrikli aracında ticari olarak piyasada bulunan 6.25 Ah silindirik, D-boyutlu hücrelerden oluşan NiMH aküleri kullanmaktadır. Düşük deşarj oranlarında belirlenmiş özgül enerji seviyeleri, Şekil 3.18 Çeşitli akü tipleri(kurşun-asit, nikel metal hidrid, lityum-iyon) yüksek güç seviyelerinde keskin bir düşüşe maruz kalır. Buna rağmen, halen etkileyici özelliğe sahip olsalar da artan güç seviyelerinde gerilim düşüşüne karşı direncini önemli derecede yitirdiğinden ötürü, çalışma sırasındaki şarj durumunun V arasında tutabilmeyi DOE gereksinimlerine göre sağlayamaz. Aşırı sıcaklıklardaki performansı, NiCd akülerde olduğu gibi zayıftır. Yüksek sıcaklık, çevrim ömrünü kısaltır ve yeniden şarj edilebilirliğe imkan tanımaz. İnce plakalı, yüksek yüzey alanlı hücrelerin kendi kedine deşarj olma performansı oldukça zayıftır ve <50 Wh/gün gereksinimini karşılayamaz. Optimal performanslarına ulaşabilmek için ısıl yönetim sistemleriyle birlikte kullanılması gereklidir. Çevresel etki açısından, NiCd akülere göre daha az tehlikelidirler. Önemli dezavantajlarından biri maliyetleridir. Bununla birlikte, yüksek miktarlarda üretim ve üretim tecrübesinin artmasıyla maliyetleri azalacaktır ve mevcut halde Toyota Prius ta kullanılması da 41

52 NiMH akülerin ticari ulaşılabilir olduğunu göstermektedir.[10] Şekil 3.18 de karma elektrikli araçlarda kullanılan çeşitli akü tipleri görülmektedir Nikel-çinko aküler NiCd ve NiMH akülere benzer şekilde bir alkalin sisteme sahip olan Nikel-Çinko(Ni-Zn) aküler, aynı nikel katodu fakat farklı bir çinko metal anod ile birleştirilmiş şekilde kullanırlar. NiZn aküler, Wh/kg özgül enerji ve W/kg özgül güç seviyelerinde iyi bir çevrim ömrüne sahiptir. Esas teknik problem, çinko anoduyla ilgili olan şekil değişiklikleridir. Bu problem, çinko anodun güçlü bir şekilde sağlamlaştırılmasıyla, alkalin elektrolitleri, yüksek miktarlarda kalsiyum ve kadmiyum kullanılarak giderilebilir. Ancak, bu hususlardan dolayı karma elektrikli araçlar için ince plakalı Ni-Zn aküler üretmek zor olmakta ve enerji depolama elemanı olarak kullanılmak için umut vadetmemektedirler.[10] Sodyum-sülfür aküler Sodyum sülfür aküler, diğer sıvı elektrolitli akülerden önemli ölçüde farklılıklar içerirler. Bir sodyum iyonu, reaksiyona giren sıvı sodyum ve sülfürü ayırır. Çalışma sıcaklığı 300 C den yüksek olduğundan dolayı araç uygulamalarında sıkıntı yaratmaktadır.[11] Çinko-hava aküler Çinko-hava aküler, Ni-MH ile karşılaştırıldığında çok daha yüksek enerji depolayabilmektedir. Ancak, çinko-hava üniteleri istenen gücü üretebilmek için akü içerisine uygun hava akışını sağlayacak bir hava yönetim sistemine ihtiyaç duymaktadır. Aynı zamanda KOH elektrodunun karbonlaşmasını önlemek için bu havadan karbondioksiti uzaklaştırmak gereklidir. Bir başka zayıf yönü; hızlı şarj edilememeleri ve hücre başına 0.9 V un (hücre çalışma gerilimi V) altına deşarj olduğunda kalıcı şekilde zarar görmeleridir. Bunlara ek olarak, zayıf güç yoğunluklarından dolayı yüksek güçlü bir akü ile ya da ultrakapasitörle tamamlamak gerekmektedir.[11] Şekil 3.19 da bir çinko-hava akünün şematik diyagramı ve araçlarda uygulanan çinko-hava akü grubu görülmektedir.[12] 42

53 Şekil 3.19 Çinko-hava akü şematik diyagramı ve araç uygulaması Zebra aküler Zebra aküler, yaklaşık olarak 300 C de çalışmalarından dolayı, aşırı soğuk ya da aşırı sıcak ortamlarda kullanılmasının akü üzerinde zararlı bir etkisi yoktur. Konvansiyonel akü sistemlerinde, aşırı sıcaklık, ısıl yönetiminin ayrıntılarına girmeyi gerektirir ya da akü performansında azalmaya neden olur. Bunun yanı sıra, yüksek çalışma sıcaklığından dolayı, zebra akülerin potansiyel sıcaklığı kabini hızlı şekilde ısıtmaya veya camların buzlarının çözülmesine imkan vermektedir. Ancak, ısıl yönetim ihtiyaçları yüzünden elektrikli araç sürüş sistemleri için ideal değildir. Zebra aküler, araç kapatılıp tekrar kullanılmak istenildiği zaman akü grubunu istenilen sıcaklığa getirmek ve tam olarak şarj etmek için bir-iki güne ihtiyaç duymaktadır. Bu yeniden ısınma zamanı, akülerin kapandığındaki şarj durumuna, akü grubu sıcaklığına ve yeniden ısıtmak için kullanılan güce bağlıdır. Bu yüzden, bu teknoloji yukarıdaki nedenler ve güvenlik nedenleri ile otomotiv endüstrisi tarafından terk edilmiştir.[11] Lityum aküler Lityum aküler arasında en çok umut vadeden lityum-iyon(li-ion) akülerdir. Konvansiyonel asidik ve alkalin akülerin aksine, lityum iyon hücreler organik bir çözücüde çözülmüş bir lityum tuzu içeren sıvı olmayan elektrolitlerle çalışır. Lityum akülerde hücredeki lityuma bağlı olarak V arası gerilim üretilir. Bu elektrolitin faydası, uyumluluğu ve 80 C lere kadar çıkan ısıl kararlılığıdır. Hücre çalışması sırasında, lityum iyonları iki plaka arasındaki elektrolitleri ileri ve geri yönde geçerek şarj ve deşarj olmasını sağlar.[11] Şekil 3.20 de aracın tabanına yerleştirilmek üzere özel olarak paketlenmiş lityum-iyon akü grubu görülmektedir.[13] 43

54 Bu akülerin anma özgül enerjileri 125 Wh/kg, uygulamadaki en yüksek sınırları da Wh/kg arasında değişmektedir. Bu aküler, iyi bir yüksek sıcaklık aküsü değildir. Genellikle 45 C sıcaklık ve yukarısında çevrim ömürleri önemli derecede azalır. Düşük sıcaklıklarda, şarj-deşarj performansları, yüksek hücre empedansı ve organik çözücü-elektrolit sistemin düşük iletkenliğine bağlı olarak zayıflar. Yüksek empedans, aynı zamanda yüksek deşarj akımlarında büyük gerilim düşmelerine neden olarak DOE nin V performans aralığını sağlamasını zorlaştırır. Şarj kabulü iyi olduğundan, zayıf olan yüksek güçte deşarj performansı etkisini minimize edebilmek için aküyü %55-60 şarj seviyelerinde çalıştırmak mümkündür. Kendi kendine deşarj olma oranı NiCd ve NiMH akülerden daha iyidir. Şekil 3.20 Lityum iyon akü grubu araç uygulaması Akü ömrünü uzatmak ve sıcaklık artışından kaynaklanan zararlardan korunmak için gelişmiş ısıl yönetim sistemleriyle birlikte kullanmayı gerektirirler. Önemli dezavantajlarından birisi şarjın kompleks olması ve güvenliktir. Aşırı şarj ya da deşarj olmaması için hücrelerin bireysel olarak şarj ve deşarjlarının kontrol edilmesi gerekir. Özellikle, aşırı şarj hücrelerin kimyasal yapısına zarar vererek akünün kapasitesinin ve çevrim ömrünün azalmasına neden olur. Akü içerisindeki her hücrenin şarj gerilimi 4.2 V ile sınırlandırılmalıdır. Diğer taraftan şarj gerilimi 4.2 V un altında da olursa, bu durum da deşarj kapasitesinin azalmasına neden olur.karma elektrikli araçta, aküler belirli bir şarj seviyesinde çalıştırıldığı için bu durumlarla pek karşılaşılmaz. Ancak, araçtaki aküler birçok hücrelerden oluşmaktadır. Böylece, özellikle sıcaklık, akü yaşı ve aracın talep ettiği güçlerin aşımı durumlarında, aşırı şarj ve deşarjı önlemek için hücreler arası dengenin iyi bir şekilde korunması gerekir. Bu da akü şarj sistemi tarafından özel bir kontrol ile gerçekleştirilir.[10] 44

55 Lityum-iyon hücreler, kapasite göz önünde bulundurulduğunda lityum akü teknolojisinde en yüksek olanı değildir. Katı polimer elektrolitli lityum aküler üzerine araştırmalar yoğunlaşmıştır. Bu akünün hücrelerinin kalınlığı 0.5 mm den daha düşük olacaktır. Bu hücrelerden istenilen şekil ve boyutta akü yapılabilir. Akü içerisinde sıvı bulunmaması, bu aküleri oldukça emniyetli hale getirebileceği gibi şu ana kadar bilinen aküler arasında en yüksek özgül enerjiye sahip olacaktır.[11] Çeşitli akü tiplerine ait, özgül enerji, enerji yoğunluğu, özgül güç, sarj-deşarj gibi önemli parametreler Tablo 3.7 de bulunmaktadır. Bu parametreler, değişik akü üreticilerine göre geniş farklılıklar göstermekte, aynı üreticinin aynı aküsünün değişik modellerinde bile bu parametrelerin birini elde ederken diğerinden vazgeçilmektedir. Bu yüzden, bu parametreler fikir vermek amaçlı olup, akü teknolojisindeki gelişmelerle birlikte bu veriler sürekli değişmektedir. Tablo 3.7 Çeşitli akülere ait karakteristikler Özgül Enerji (Wh/kg) Enerji Yoğunluğu (Wh/l) Özgül güç (W/kg) Şarj ömrü (adet) Maliyet (US$/kWh) VRLA Ni-Cd Ni-Zn Ni-MH Zn/Hava Al/Hava Na/S Na/NiCl Li-Polimer Li-İyon >200 Tablo 3.7, aküler hakkındaki avantajları, dezavantajları anahtar özellikleriyle özetlemektedir. Kısa vadede yüksek potansiyel gösteren aküler, VRLA, Ni-Cd ve Ni- MH akülerdir. Ni-MH akünün özellikleri, Ni-Cd a göre daha üstün nitelikli olduğundan bu teknolojinin olgunlaşmasıyla birlikte, Ni-MH aküler Ni-Cd ların yerini almaktadırlar. Elektrikli araç uygulamaları için Ni-Cd aküler üretmekte olan bazı akü üreticileri eğilimlerini Ni-MH e kaydırmaktadırlar. Ni-MH ün iyi performansından dolayı etkileyici olmasına rağmen, VRLA aküler olgunlaşmış teknolojisi ve maliyet avantajı ile kısa dönemde popülerliğini sürdürmektedir. Diğer taraftan, Ni-Zn, Zn-Air, Na/NiCl2, Lityum-polimer ve Lityum-iyon aküler orta 45

56 vadede yüksek performans içermektedir. Lityum-iyon aküler, birçok akü üreticisi tarafından elektrikli araçlar için orta vadede en çok umut vadeden akü olarak görülmektedir. Şu andaki engel yüksek maliyetli olmasıdır ki, seri üretimde bu maliyet oldukça düşürülebilir. Şekil 3.21 Çeşitli enerji kaynaklarının güç ve enerji yoğunlukları Çinko-hava aküler, yüksek özgül enerjisinden dolayı umut vadetmekle birlikte, bu aküler rejeneratif frenleme sonucu ortaya çıkan enerjiyi depolayamamaktadırlar. Ni-Zn akülerin en büyük dezavantajı düşük şarj-deşarj sayısı olmakla beraber, yapılan son geliştirmelerle orta vadede Ni-MH akülerle yarışabilme potansiyeli olabilir. Na/NiCl2 aküler, elektrikli araç uygulamaları için kabul edilebilir yüksek sıcaklıklı akülerdir. Orta vadede, akünün performans değerleri yükselecek yönde umut vermektedir. Lityum polimer aküler için yapılan demonstrasyon çalışmaları elektrikli araç uygulamaları için iyi performanslar göstermekte olduğunu sergilemektedir. Orta vadede, daha fazla akü üreticisinin bu aküler hakkında araştırma ve geliştirme yapacağı umut edilmektedir. Şu konuda gözden kaçırılmamalıdır ki, akülerin araç için istenilen performansı göstermeleri ile birlikte, akülerin uygun koşullarda şarj ve deşarj edilmesini sağlayacak akü yönetim sistemi de önemli noktalardan biridir.[3] Şekil 3.21 de çeşitli aküler, yakıt pili sistemleri ve içten yanmalı motorlara ait güç yoğunluğu ve enerji yoğunluklarının karşılaştırmalarını göstermektedir.[11] 46

57 3.4.2 Süperkapasitör(Ultrakapasitör) Ultrakapasitörler (elektro-kimyasal süperkapasitörler), bir gaz ya da vakum ile ayrılmış iki plakadan oluşan ve konvansiyonel kapasitörden 20 ila 200 kat daha büyük kapasitans özelliği gösteren aygıtlardır. Süperkapasitörlerin akülere göre birçok avantajları bulunmaktadır. Hızlı şarj ve deşarj edilebilmektedirler. Süperkapasitörler, tek kutuplu ve çift kutuplu konfigürasyonlarda düzenlenebilir, az bakım gerektirirler, zehirsiz ve göreceli olarak ucuz malzemeden yapılırlar. Bu özellikleriyle elektrikli aracın ani ivmelenmedeki güç gereksinimi ihtiyacını göreceli olarak daha hafif ağırlıkla karşılamak için uygun görünmektedirler. [11] Tablo 3.8 Çeşitli süperkapasitörlerin karakteristikleri Ürün V anma C R RC Wh/kg W/kg W/kg Ağırlık Hacim (V) (F) (mohm) (sec) (1) (2). (kg) (litre) Skeltech* Skeltech* Skeltech* (propilen karbonat) Saft* Maxwell Ness Ness Ness Panasonic (propilen karbonat) Panasonic Panasonic Montena Montena Okamura ESMA (1) 400 W/kg sabit güçteki enerji yoğunluğu, V anma ½ V anma (2) Baz alınan güç P=9/16*(1-EF)*V 2 /R, EF= deşarj verimi * gelişmiş prototipler Tablo 3.8 de, ticarileşmiş ve geliştirilmekte olan prototip süperkapasitörlere ait karakteristikler görülmektedir. Elektrikli araçlardaki sistem yüksek gerilimini elde etmek için hücreleri seri bağlayarak yapılan testler göstermektedir ki, süperkapasitör hücreleri modüller ve paketler halinde kolaylıkla bağlanabilir ve bir hücrenin karakteristiğine bağlı kalarak bu grubun performansı güvenilir şekilde hesaplanabilir. 47

58 Buna ek olarak, süperkapasitör grubunun içerisindeki her bir hücrenin anma geriliminin değerinin tek başına hücrelerin anma gerilimine çok yakın olduğu gösterilmiştir. Karbon bazlı süperkapasitörlerin şarj-deşarj ömürlerinin ila 1 milyon çevrim arası olacağına inanılmaktadır. Bu henüz büyük kapasitör bankalarıyla gerçekleştirilmemekle birlikte, tek hücrelerin üstünde yapılan deneyler bunu göstermektedir. Birçok araç uygulamaları için enerji yoğunluğu (Wh/kg) kilit performans karakteristiğidir. Bunun nedeni, kapasitör bankası enerji depolama ihtiyacına göre boyutlandırılır. Burada kapasitör bankasının ağırlığı ve hacmi, hücrelerin enerji yoğunluğu ile doğrudan orantılıdır. Enerji yoğunluğu ise özellikle elektrotlarda kullanılan karbonun özgül kapasitansına ve yoğunluğuna bağımlıdır.[14] Şekil 3.22 Süperkapasitör bankası, hücre dengeleme ve hata algılama ünitesi Yüksek nitelikli karbonlar hücrenin performansını arttıracaktır. Metaloksit süperkapasitörler geliştirilme aşamasında olup yukarıda bahsedilen karbon-karbon süperkapasitörlerden daha yüksek performans göstermekte ve gelecek için umut vadetmektedirler. Karma elektrikli araç uygulamalarında, süperkapasitörleri akülerle birlikte kullanmak, enerji depolama ünitesi olarak sadece aküyü kullanmaktan daha anlamlı olmaktadır. Elektrik tahrik sisteminde, hem ivmelenme hem de frenleme nedeniyle oluşan yüksek güç ihtiyacı, yüksek güçlü akülerin kullanma gereksinimini doğurmaktadır. Bu ise akü sisteminin maliyetini arttırarak, akülerin daha sınırlı şarjdeşarj aralığında çalışmasına neden olmaktadır. Akü sistemi süperkapasitörlerle desteklendiğinde, akülerin şarj-deşarj aralığının arttırılması imkanı doğmakta ve bu 48

59 durum daha küçük ve daha ucuz bir akü grubunun kullanılmasına imkan tanımaktadır.[14] Şekil 3.22 de karma elektrikli araçlarda kullanılan süperkapasitör grubu ve bu süperkapasitörlerde her bir hücre hakkında bilgi algılamaya yarayan hücre dengeleme ve hata algılama ünitesi görülmektedir. [15] Volan Karma elektrikli araç tasarımlarında, ivmelenme anındaki tepe gücü sağlamak ve frenleme enerjisini geri kazanmak problemine getirilen çözüm önerilerinden bir tanesi de elektromekanik bir akü olan volandır(flywheel). Bu sistemler, özellikle çok fazla dur-kalk yapan şehir içi otobüsüne ve benzer karakteristik gösteren araçlara oldukça uymaktadır. Bu sistemlerde, bir volan motor/generator ünitesi bir güç elektroniği çeviricisi tarafından kontrol edilmektedir. Volan, gelişmiş kompozit yapıda olmakla birlikte, motor/generator genellikle sürekli mıknatıslı tipte ve sistemde yüksek frekanslı güç anahtarları kullanılmaktadır. Motor/generator ünitesi ile birlikte bir yük dengeleyicisi olarak yüksek devirli çalışan volan, aracın düşük güç ihtiyacı olduğu zamanlarda gücü kendisine alarak, yokuş tırmanmada ya da hızlı ivmelenme durumlarında güç katkısında bulunarak görev yapar.[16] 3.5 Simülasyon Programları Literatürde adı geçen çeşitli karma elektrikli araç simülasyon programları bulunmaktadır. En önemlilerin gözden geçirildiği kısa bir özet aşağıda sunulmuştur SIMPLEV SIMPLEV, karma elektrikli araçlar ve elektrikli araçları modellemek amacıyla Idaho National Engineering Laboratuvarı tarafından geliştirilmiştir. Bu program, değişik motorları, alternatörleri, içten yanmalı motorları, aküleri, transmisyonları seçmeyi sağlayan menü tabanlı bir arayüze sahiptir. Araç performansını simüle eden bir program olan SIMPLEV, konvansiyonel, tümü elektrikli, seri karma ve paralel karma tahrik sistemlerini simüle etme kabiliyetine sahiptir. SIMPLEV, küçük araçlardan(golf arabaları) büyük tren lokomotiflerine kadar geniş bir aralıktaki araçların simülasyonlarını yapar. Bu program, sürüş sistemi elemanlarının performans parametrelerini saniye-saniye tahmin etmeyi sağlar.[17] 49

60 3.5.2 CarSim CarSim, AeroVironment Inc. tarafından geliştirilmiş bir program olup Simplev e çok benzerdir. CarSim sadece seri karma elektrikli araçlar ve elektrikli araçları simüle etmekte ve emisyonlar hakkında bilgi vermemektedir.[18] HVEC HVEC(Hybrid Vehicle Evaluation Code), Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı tarafından tamamı elektrikli araçları ve seri karma elektrikli araçları simüle etmek üzere geliştirilmiştir. Bu program, daha önce bahsedilen iki programın temel özelliklerini içermekle birlikte, onlarda olmayan birtakım ekipman modellerine sahiptir. Örneğin, yakıt pilleri içten yanmalı motor yerine bir APU(Auxillary Power Unit) olarak, enerji depolama ünitesi olarak aküler yerine volan ve alternatif yakıtlar(hidrojen, sıkıştırılmış doğal gaz) benzin yerine kullanılarak modellenebilmektedir. Toplam yakıt tüketimini, emisyonları ve performans karakteristiklerini sunabilme kabiliyetine sahiptir. Program çeşitli sürüş çevrimleri için ivmelenme, yokuş tırmanma performanslarını, emisyonları ve araç performansını sunar. Program, rejeneratif frenlemeyi içermektedir ve eleman performanslarındaki duyarlılık analizi için kullanışlıdır. Bu program, elektrikli araç prototiplerinde, bir hidrojen konsept aracında, karma trenlerde ve bir doğal gaz aracında uygulanmıştır. Ayrıca, yüksek yakıt ekonomisi ve düşük emisyonlar için araçları optimize etmekte kullanılmaktadır.[18] CSM HEV CSM HEV, karma elektrikli aracın karakteristiklerini simüle eden, Colorado School of Mines tarafından geliştirilen bir programdır. Bu program, MATLAB/SIMULINK tabanlı, kolay kullanılabilen bir program olup daha önceki bahsedilen simulasyon programlarından daha kolay konfigürasyon değişikliğine izin vermektedir. [18] V-Elph V-Elph(Electrically-Peaking Hybrid) simulasyon programı, Texas A&M Üniversitesi tarafından geliştirilmiştir. MATLAB/SIMULINK tabanlı bir program olan V-Elph, her türlü karma elektrikli araca ait sistem dizayn parametrelerine ait simülasyonları yapabilmektedir. Görsel bir program tekniği kullanılarak, kullanıcıya araç yapısını 50

61 kolay ve hızlıca değiştirebilme imkanı sunulmuş ve simülasyon sonuçları da grafik olarak verilmektedir. Elektrik motorlarının, içten yanmalı motorların, akülerin, araç dinamiklerinin, yakıtların ve kontrol stratejilerinin, menü tabanlı detaylı modelleri bulunmaktadır.[19] ADVANCE Bu program, TNO Otomotiv bölümü tarafından geliştirilmiştir. Matlab/Simulink ortamında hazırlanan program, kullanıcılara araç modeli geliştirmekte kolaylık ve esneklik sağlar. Bu program ile konvansiyonel, elektrikli ve karma elektrikli araçların tasarımı, analizi ve değerlendirmesi yapılabilir. İçten yanmalı motor, diferansiyel, vites kutusu, araç gövdesi, değişik elektrik motorları, aküler gibi çeşitli araç parçalarını simülasyon araçları olarak model veritabanı şeklinde içerir. Matlab/Simulink gerçek zamanlı simülasyon olanağını sunmaktadır. Bu özellik, bir araç modelini Hardware-In-the-Loop testleri için kullanmayı olanaklı kılmaktadır.[20] VTB VTB(Virtual Test Bed) programı South Carolina Üniversitesi merkezli olup, geliştirilmesi uluslararası katılımla gerçekleştirilmektedir. Bu program sadece araçlar konusunda değil, yakıt pili tesisi, elektrikli gemi, elektrik motorları, uydu sistemleri, yarıiletken anahtarlar gibi çeşitli konularda, özetle termal, elektrik ve mekanik disiplinleri içeren disiplinler arası bir programdır. VTB, iki önemli özelliğe sahiptir.(i) Değişik dillerde yaratılmış modelleri tek bir simülasyon ortamında toplama kabiliyetine sahiptir. (ii) Simulasyon sonuçlarını, ileri derecede görsellikle sunabilmektedir(mekanik ekipmanların tam hareketli animasyonları, hesaplanmış sonuçların sistem sonuçları üzerinde yaratıcı şekilde haritalandırılması). VTB nin ilk özelliği, çok sayıda teknik sisteme ait her bir elemanın en uygun dilde tanımlanmasını sağlar(örneğin, elektronik elemanlar için SPICE, dinamik sistemler için ACSL, Advanced Continous Simulation Language, güç elektroniği devreleri için SABER, kontrol için MATLAB). Öte yandan, ikinci özellik kullanıcının simülasyon sonuçlarını anlayışını önemli derecede arttırır. Şekil 3.23 de VTB programının modelleme ve sonuç sayfalarından örnekler gösterilmektedir.[21,22] 51

62 VTB programı halen gelişme aşamasında olan bir programdır. Bu tez çalışması sırasında VTB programı ile karma elektrikli araçların simülasyonları üzerine denemeler yapılmıştır. Ancak programın veritabanında yeterli sayıda ve özellikte modeller henüz bulunmamaktadır. Bu durum, değişik konfigürasyonlardaki araçlara ait modellemeyi olanaksız hale getirmiştir. Ancak, programın altyapısındaki gelişmeler bu programın önümüzdeki senelerde sıklıkla kullanılacak bir program olacağının sinyallerini vermektedir. Şekil 3.23 VTB bilgisayar programından görünüş (modelleme ve sonuç sayfaları) ADVISOR ADVISOR(Advanced Vehicle Simulator), 1994 yılında NREL(National Renewable Energy Laboratory) tarafından geliştirilmeye başlanmıştır. Bu program, A.B.D. Enerji Bölümünün(DOE) karma elektrikli araçlar için teknoloji geliştirmek üzere Ford, General Motors ve Daimler Chrysler ile olan Karma Elektrikli Araç Tahrik Sistemleri anlaşması çerçevesine destek olmak üzere bir analiz programı olarak tasarlanmıştır. Birincil görevi, karma elektrikli ve elektrikli araç elemanlarının sistem düzeyinde etkileşimlerini ve onların araç performansı ile yakıt tüketimine olan etkilerini aydınlatmaktır. ADVISOR, ilk olarak 1998 yılında internet üzerinden halka sunulmuş ve birçok yenilenme geçirmiştir. Programın en son hali, ADVISOR 2002 versiyonudur.[23] 52

63 ADVISOR da kullanılan modeller, sürüş sistemi elemanlarının giriş/çıkış ilişkilerinin, laboratuarda yapılan ölçümler sonucu ampirik olarak ortaya konmasına dayanır. Bununla birlikte, sürekli hal testlerinde(örneğin sabit moment, hız) toplanan datalar kullanılarak, bunların geçici hal etkileri düzeltilmiştir. Çok sayıda özel ve standart sürüş çevrimlerini(drive cycle) kullanmaktadır.[24] Şekil 3.24 Araç parametreleri giriş ekranı ADVISOR, MATLAB/Simulink ortamında yaratılmıştır. MATLAB, hesapları gerçekleştirmek için matris tabanlı programlamada kolaylık sağlarken, Simulink karmaşık sistemleri, grafiksel blok diyagramlar kullanarak ifade etmek için kullanılabilir. ADVISOR, kullanıcıya simulasyon işlemleri boyunca yol göstermek için üç adet ana grafiksel arayüz(gui-graphical user interface) ekranı kullanır. Bu arayüzlerle, kullanıcı, araç parametrelerinin ve sürüş çevrimi gereksinimlerinin, araç performansı, yakıt ekonomisi ve emisyonlar üzerindeki etkilerini iteratifsel olarak değerlendirebilir. Bu arayüzler, MATLAB çalışma alanında bulunan işlenmemiş giriş ve çıkış verileri ile etkileşimi kolaylaştırırlar. Araç modeli, alt sistemler arasındaki bağlantıyı ifade etmek için, Simulink blok diyagramları kullanılarak grafiksel olarak resmedilir. Böylece, model simülasyon sırasında, MATLAB çalışma 53

64 ortamından giriş verilerini okuyarak, çıkışları sonuç çalışma bölgesine gönderip sonuç ekranında görüntülendirir. Şekil 3.25 Simülasyon parametreleri giriş ekranı Araç giriş ekranında, Şekil 3.24 de görüldüğü üzere, kullanıcı aracı oluşturur. Bu sayfadaki menülerden aracın düzeni(örneğin; seri, paralel, konvansiyonel) ve sürüş sistemini oluşturacak elemanlar seçilir. Değişik elemanların karakteristik performans haritaları ekranın sol altında görülebilir ve ilgili menüden ulaşılabilir. Bir elemanın boyutu(örneğin; tepe gücü ve sayısı) kutular içerisinde gösterilen karakteristik değerlerle oynanarak değiştirilebilir. Bir elemanın herhangi bir skalar büyüklüğü, değişkenleri düzenleme menüsünden istenildiği gibi değiştirilip, daha sonra kullanılmak üzere kaydedilebilir. Kullanıcı, araç parametrelerinin giriş ayarlarını tamamladıktan sonra devam tuşuyla simulasyon penceresine gelir.[24] Şekil 3.25 de görülen Simulasyon ekranında, kullanıcı aracın hangi olaylar içerisinde simule edileceğini tanımlar. Bu, tek bir sürüş çevrimi olabileceği gibi, birden çok çevrim veya özel test prosedürlerini(ivmelenme testi, eğim testi) içerebilir. 54

65 Şekil 3.26 da görülen sonuç ekranında, araç performansını sürüş çevrimi boyunca ve de çevrimin herhangi bir noktasında anlık olarak görme olanağı mevcuttur. Sonuç ekranının sağ tarafında, yakıt tüketimi ve emisyonlar gibi özet sonuçlar bulunmaktadır. Sol tarafta ise, zamana bağlı olarak detaylı sonuçlar(örneğin; motor hızı, motor momenti, akü gerilimi, vs.) çizilmiştir.[24] Şekil 3.26 ADVISOR sonuç ekranı Şekil 3.27 de MATLAB çalışma alanındaki verilerle bağlantı halinde bulunan grafik arayüz ekranı görülmektedir. Alt sistemlerdeki cihazların verileri metin dosyaları halinde kaydedilmiştir. Kullanıcının seçimlerine göre uygun veri kümeleri çalışma ortamına yüklenir. Grafik arayüz aynı zamanda kullanılacak modelin seçimini kontrol etmek için de kullanılır. Grafiksel blok diyagram olarak gösterilen model, MATLAB çalışma ortamına yüklenen verileri giriş parametre kümesi olarak algılar.[24] Şubat 2002 de, ADVISOR, Ansoft un SIMPLORER programıyla birleşmiştir. Bu yeni araç sistem tasarım çözüm programı, SIMPLORER ın elektriksel sistem 55

Elektrikli Araçlarda Teknoloji Kırılımları Akıllı ve Çevreci Araç Teknolojileri Geliştirme ve Kümelenme Çalıştayı

Elektrikli Araçlarda Teknoloji Kırılımları Akıllı ve Çevreci Araç Teknolojileri Geliştirme ve Kümelenme Çalıştayı 29.09.2017 S. Barış ÖZTÜRK R. Nejat TUNCAY Ö. Cihan KIVANÇ Elektrikli Araç Çağı Geldi Mi? Performans? (Verim, Hız, Moment,..) Maliyet? ( İlk Yapım + İşletme) Menzil? Güvenilirlik?, Bakım? Çevre Dostu?

Detaylı

Şule KUŞDOĞAN KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ. Mühendislik Fakültesi Elektrik Mühendisliği Bölümü Umuttepe Yerleşkesi

Şule KUŞDOĞAN KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ. Mühendislik Fakültesi Elektrik Mühendisliği Bölümü Umuttepe Yerleşkesi Şule KUŞDOĞAN KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik Mühendisliği Bölümü Umuttepe Yerleşkesi ALTERNATİF ENERJİLİ TAŞITLARDAKİ TEKNOLOJİK GELİŞMELER VE ENERJİ VERİMLİLİĞİ Elektrikli taşıtların

Detaylı

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI RÜZGAR ENERJİSİ SİSTEMLERİ Eğitim Merkezi Projesi

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI RÜZGAR ENERJİSİ SİSTEMLERİ Eğitim Merkezi Projesi YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI RÜZGAR ENERJİSİ SİSTEMLERİ Eğitim Merkezi Projesi Konu Başlıkları Enerjide değişim Enerji sistemleri mühendisliği Rüzgar enerjisi Rüzgar enerjisi eğitim müfredatı Eğitim

Detaylı

Electric Vehicles- 4 EVs V s 4

Electric Vehicles- 4 EVs V s 4 Electric Vehicles-4 Elektrikli Taşıtlarda Kullanılan Elektrik Motorları AC motor veya DC motor? Nasıl Bir Elektrik Motoru? EV lerin kontrolünde amaç torkun kontrol edilmesidir. Gaz kesme (hız azaltımı)

Detaylı

Güç elektroniği elektrik mühendisliğinde enerji ve elektronik bilim dalları arasında bir bilim dalıdır.

Güç elektroniği elektrik mühendisliğinde enerji ve elektronik bilim dalları arasında bir bilim dalıdır. 3. Bölüm Güç Elektroniğinde Temel Kavramlar ve Devre Türleri Doç. Dr. Ersan KABALC AEK-207 GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ Güç Elektroniğine Giriş Güç elektroniği elektrik mühendisliğinde enerji ve

Detaylı

Yükseltici DA Kıyıcılar, Gerilim beslemeli invertörler / 12. Hafta

Yükseltici DA Kıyıcılar, Gerilim beslemeli invertörler / 12. Hafta E sınıfı DC kıyıcılar; E sınıfı DC kıyıcılar, çift yönlü (4 bölgeli) DC kıyıcılar olarak bilinmekte olup iki adet C veya iki adet D sınıfı DC kıyıcının birleşiminden oluşmuşlardır. Bu tür kıyıcılar, iki

Detaylı

Michael Faraday 1831 Ampere ve Bio Savart Elektrik Mekanik Enerjiler arasýndaki ilişki Elektrik Magnetik Alan arasındaki ilişki

Michael Faraday 1831 Ampere ve Bio Savart Elektrik Mekanik Enerjiler arasýndaki ilişki Elektrik Magnetik Alan arasındaki ilişki ELEKTRİK MAKİNALARININ DÜNÜ BUGÜNÜ GELECEKTEKİ DURUMU Mekanik Enerji Michael Faraday 1831 Ampere ve Bio Savart Elektrik Mekanik Enerjiler arasýndaki ilişki Elektrik Magnetik Alan arasındaki ilişki Elektrik

Detaylı

İNVERTER ENTEGRELİ MOTORLAR

İNVERTER ENTEGRELİ MOTORLAR İNVERTER ENTEGRELİ MOTORLAR ENTEGRE MOTOR ÇÖZÜMLERİ Günümüzde enerji kaynakları hızla tükenirken enerjiye olan talep aynı oranda artmaktadır. Bununla beraber enerji maliyetleri artmakta ve enerjinin optimum

Detaylı

Bölüm 1 Güç Elektroniği Sistemleri

Bölüm 1 Güç Elektroniği Sistemleri Bölüm 1 Güç Elektroniği Sistemleri Elektrik gücünü yüksek verimli bir biçimde kontrol etmek ve formunu değiştirmek (dönüştürmek) için oluşturlan devrelere denir. Şekil 1 de güç girişi 1 veya 3 fazlı AA

Detaylı

Yumuşak Yol Vericiler - TEORİ

Yumuşak Yol Vericiler - TEORİ Yumuşak Yol Vericiler - TEORİ 1. Gerilimi Düşürerek Yolverme Alternatif akım endüksiyon motorları, şebeke gerilimine direkt olarak bağlandıklarında, yol alma başlangıcında şebekeden Kilitli Rotor Akımı

Detaylı

ELEKTRİKLİ TAŞITLAR, HİBRİD ELEKTRİKLİ TAŞITLAR VE YAKIT PİLLİ TAŞITLAR İÇİN TEKNOLOJİDEKİ GELİŞMELER

ELEKTRİKLİ TAŞITLAR, HİBRİD ELEKTRİKLİ TAŞITLAR VE YAKIT PİLLİ TAŞITLAR İÇİN TEKNOLOJİDEKİ GELİŞMELER ELEKTRİKLİ TAŞITLAR, HİBRİD ELEKTRİKLİ TAŞITLAR VE YAKIT PİLLİ TAŞITLAR İÇİN TEKNOLOJİDEKİ GELİŞMELER ÖZET: Günümüzde kullanılan içten yanmalı taşıtlar elektrikli otomobillere göre daha düşük yatırım fiyatı,

Detaylı

SİVİL DENİZCİLİK İÇİN ENERJİ ÇÖZÜMLERİ

SİVİL DENİZCİLİK İÇİN ENERJİ ÇÖZÜMLERİ SİVİL DENİZCİLİK İÇİN ENERJİ ÇÖZÜMLERİ Çevre dostu, düşük maliyetli ve güvenli! Bugün, denizcilik endüstrisinin pil için gereksinimleri bunlar. Sıkı düzenlemeler ve artan performans beklentileri, üreticileri

Detaylı

Statik güç eviricilerinin temel görevi, bir DA güç kaynağı kullanarak çıkışta AA dalga şekli üretmektir.

Statik güç eviricilerinin temel görevi, bir DA güç kaynağı kullanarak çıkışta AA dalga şekli üretmektir. 4. Bölüm Eviriciler ve Eviricilerin Sınıflandırılması Doç. Dr. Ersan KABALCI AEK-207 GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ Giriş Statik güç eviricilerinin temel görevi, bir DA güç kaynağı kullanarak çıkışta

Detaylı

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ RÜZGAR GÜCÜ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 4. HAFTA 1 İçindekiler Rüzgar Türbini Çalışma Karakteristiği

Detaylı

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Power Electronic Circuits (Güç Elektroniği Devreleri)

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Power Electronic Circuits (Güç Elektroniği Devreleri) KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Power Electronic Circuits (Güç Elektroniği Devreleri) 1. DENEYİN AMACI ÜÇ FAZ EVİRİCİ 3 Faz eviricilerin çalışma

Detaylı

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ ELEKTRİK MAKİNALARI 12.

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ ELEKTRİK MAKİNALARI 12. ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ ELEKTRİK MAKİNALARI 12. HAFTA 1 İçindekiler Fırçasız Doğru Akım Motorları 2 TANIMI VE ÖZELLİKLERİ

Detaylı

Robotik AKTUATÖRLER Motorlar: Çalışma prensibi

Robotik AKTUATÖRLER Motorlar: Çalışma prensibi Robotik AKTUATÖRLER Motorlar: Çalışma prensibi 1 Motorlar: Çalışma prensibi Motorlar: Çalışma prensibi 2 Motorlar: Çalışma prensibi AC sinyal kutupları ters çevirir + - AC Motor AC motorun hızı üç değişkene

Detaylı

Kaynak: İstanbul Enerji

Kaynak: İstanbul Enerji Elektrikli Araçlar (EA) & Akıllı Şebekeler (Smart-Grid) Yrd. Doç. Dr. Bülent VURAL ELEKTRIKLI ARAÇLAR NEDEN ŞIMDI? 2 Kaynak: İstanbul Enerji Elektrikli Araçlar (Geçmişten Günümüze EA) 1897- Morris ve Salomon'un

Detaylı

ELEKTRİKSEL EYLEYİCİLER

ELEKTRİKSEL EYLEYİCİLER ELEKTRİKSEL EYLEYİCİLER Eyleyiciler (Aktuatörler) Bir cismi hareket ettiren veya kontrol eden mekanik cihazlara denir. Elektrik motorları ve elektrikli sürücüler Hidrolik sürücüler Pinomatik sürücüler

Detaylı

2. Bölüm: Rüzgar Enerjisi Dönüşüm Sistemleri ve Yapıları

2. Bölüm: Rüzgar Enerjisi Dönüşüm Sistemleri ve Yapıları 2. Bölüm: Rüzgar Enerjisi Dönüşüm Sistemleri ve Yapıları Doç. Dr. Ersan KABALCI AEK-204 Rüzgar Enerjisi ile Elektrik Üretimi 2.1. Rüzgar Enerjisi Dönüşüm Sistemlerine Giriş Rüzgar enerjisinin elektriksel

Detaylı

MODERN ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMLERİ VE KULLANİM ALANLARİ

MODERN ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMLERİ VE KULLANİM ALANLARİ MODERN ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMLERİ VE KULLANİM ALANLARİ Muhammed Aydın ARSLAN 16360007 İÇERİK Hidrojen Depolama Sistemleri Batarya Volan Süper Kapasitörler Süper İletken Manyetik Enerji Depolama HİDROJEN

Detaylı

EVK Enerji Verimliliği, Kalitesi Sempozyumu ve Sergisi Haziran 2015, Sakarya

EVK Enerji Verimliliği, Kalitesi Sempozyumu ve Sergisi Haziran 2015, Sakarya 6. Enerji Verimliliği, Kalitesi Sempozyumu ve Sergisi 04-06 Haziran 2015, Sakarya KÜÇÜK RÜZGAR TÜRBİNLERİ İÇİN ŞEBEKE BAĞLANTILI 3-FAZLI 3-SEVİYELİ T-TİPİ DÖNÜŞTÜRÜCÜ DENETİMİ İbrahim Günesen gunesen_81@hotmail.com

Detaylı

GENİŞ SPEKTRUMLU HARMONİK FİLTRE PERFORMANSI DEĞERLENDİRMESİ

GENİŞ SPEKTRUMLU HARMONİK FİLTRE PERFORMANSI DEĞERLENDİRMESİ GENİŞ SPEKTRUMLU HARMONİK FİLTRE PERFORMANSI DEĞERLENDİRMESİ Didem ERGUN SEZER Ergun Elektrik Ltd Şti, İzmir didem@ergunelektrik.com ÖZET Bu bildiride hız kontrol cihazının giriş katı yapısının enerji

Detaylı

Elektrik Makinaları I SENKRON MAKİNALAR

Elektrik Makinaları I SENKRON MAKİNALAR Elektrik Makinaları I SENKRON MAKİNALAR Dönen Elektrik Makinaları nın önemli bir grubunu oluştururlar. (Üretilen en büyük güç ve gövde büyüklüğüne sahip dönen makinalardır) Generatör (Alternatör) olarak

Detaylı

Yeni Nesil Asansörler: GeN2. Ergün n Alkan Buga Otis Asansör r San. ve Tic. A.Ş. 09 Eylül l 2011, Ankara

Yeni Nesil Asansörler: GeN2. Ergün n Alkan Buga Otis Asansör r San. ve Tic. A.Ş. 09 Eylül l 2011, Ankara Yeni Nesil Asansörler: GeN2 Asansör r Meslek Alanı Çalıştayı Ergün n Alkan Buga Otis Asansör r San. ve Tic. A.Ş. 09 Eylül l 2011, Ankara GeN2 TM DEVRİMCİ BİR ASANSÖR SİSTEMİ Seyir Konforu, Verim & Çevre

Detaylı

PWM Doğrultucular. AA/DA güç dönüşümü - mikroelektronik devrelerin güç kaynaklarında, - elektrikli ev aletlerinde,

PWM Doğrultucular. AA/DA güç dönüşümü - mikroelektronik devrelerin güç kaynaklarında, - elektrikli ev aletlerinde, PWM DOĞRULTUCULAR PWM Doğrultucular AA/DA güç dönüşümü - mikroelektronik devrelerin güç kaynaklarında, - elektrikli ev aletlerinde, - elektronik balastlarda, - akü şarj sistemlerinde, - motor sürücülerinde,

Detaylı

Yüksek verimli gaz yakıtlı çelik kazan CompactGas

Yüksek verimli gaz yakıtlı çelik kazan CompactGas Yüksek verimli gaz yakıtlı çelik kazan CompactGas Patentli alufer teknolojisi ile yüksek verim, düşük emisyon 1 CompactGas ın (1000-2800) avantajları Hoval CompactGas; konfor,ekonomi, güvenilirlik ve teknik

Detaylı

Havadan Suya Isı Pompası

Havadan Suya Isı Pompası Havadan Suya Isı sı * Kurulum Esnekliği * Ayrılabilir Boyler * Yüksek Enerji Tasarruflu İnverter Teknolojisi 1. Düşük İşletim Maliyeti 4. Farklılık 2. Düşük CO2 Emisyonu 5. Kolay Kurulum 3. Temiz ve Sessiz

Detaylı

Doğru Akım (DC) Makinaları

Doğru Akım (DC) Makinaları Doğru Akım (DC) Makinaları Doğru akım makinaları motor veya jeneratör olarak kullanılabilir. Genellikle DC makinalar motor olarak kullanılır. En büyük avantajları hız ve tork ayarının kolay yapılabilmesidir.

Detaylı

Çevirenlerin Ön Sözü. Yazar Hakkında

Çevirenlerin Ön Sözü. Yazar Hakkında İçindekiler Çevirenlerin Ön Sözü Ön Söz Yazar Hakkında Bölüm 1 Giriş 1 1.1 Güç Elektroniğinin Uygulamaları 2 1.2 Güç Elektroniğinin Tarihçesi 4 1.3 Güç Elektroniği Devre Çeşitleri 6 1.4 Güç Elektroniği

Detaylı

Arttıran tip DC kıyıcı çalışması (rezistif yükte);

Arttıran tip DC kıyıcı çalışması (rezistif yükte); NOT: Azaltan tip DC kıyıcı devresinde giriş gerilimi tamamen düzgün bir DC olmasına karsın yapılan anahtarlama sonucu oluşan çıkış gerilimi kare dalga formatındadır. Bu gerilimin düzgünleştirilmesi için

Detaylı

MEKATRONİK SİSTEMLERDE KULLANILAN ELEKTRİK SÜRÜCÜ DEVRELERİ YRD. DOÇ. DR. ERSAN KABALCI

MEKATRONİK SİSTEMLERDE KULLANILAN ELEKTRİK SÜRÜCÜ DEVRELERİ YRD. DOÇ. DR. ERSAN KABALCI MEKATRONİK SİSTEMLERDE KULLANILAN ELEKTRİK SÜRÜCÜ DEVRELERİ YRD. DOÇ. DR. ERSAN KABALCI Mekatronik Sistemler Mekatronik; işlem ve ürünlerin tasarımında makine mühendisliği, elektronik kontrol ve yazılım

Detaylı

Akıllı Şebekelerde Enerji Depolama Çözümleri 27.04.2015

Akıllı Şebekelerde Enerji Depolama Çözümleri 27.04.2015 Akıllı Şebekelerde Enerji Depolama Çözümleri 27.04.2015 Prof. Dr. Engin ÖZDEMİR KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLĞİ BÖLÜMÜ E-mail: eozdemir@kocaeli.edu.tr İÇERİK: ENERJİ

Detaylı

Gerilim beslemeli invertörler, akım beslemeli invertörler / 13. Hafta. Sekil-7.7 de endüktif yükte çalışan PWM invertör görülmektedir.

Gerilim beslemeli invertörler, akım beslemeli invertörler / 13. Hafta. Sekil-7.7 de endüktif yükte çalışan PWM invertör görülmektedir. 1 fazlı Gerilim Kaynaklı PWM invertörler (Endüktif yükte); Sekil-7.7 de endüktif yükte çalışan PWM invertör görülmektedir. Şekil-7.7 den görüldüğü gibi yükün endüktif olması durumunda, yük üzerindeki enerjinin

Detaylı

İNDEKS. Cuk Türü İzolesiz Dönüştürücü, 219 Cuk Türü İzoleli Dönüştürücü, 228. Çalışma Bölgeleri, 107, 108, 109, 162, 177, 197, 200, 203, 240, 308

İNDEKS. Cuk Türü İzolesiz Dönüştürücü, 219 Cuk Türü İzoleli Dönüştürücü, 228. Çalışma Bölgeleri, 107, 108, 109, 162, 177, 197, 200, 203, 240, 308 İNDEKS A AC Bileşen, 186 AC Gerilim Ayarlayıcı, 8, 131, 161 AC Kıyıcı, 8, 43, 50, 51, 54, 62, 131, 132, 133, 138, 139, 140, 141, 142, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157,

Detaylı

Doç. Dr. Ersan KABALCI. AEK-207 Güneş Enerjisi İle Elektrik Üretimi

Doç. Dr. Ersan KABALCI. AEK-207 Güneş Enerjisi İle Elektrik Üretimi 6. Bölüm Şebeke Bağlantıları ve Şebeke Giriş-Çıkışları Doç. Dr. Ersan KABALCI 1 AEK-207 Güneş Enerjisi İle Elektrik Üretimi Giriş Elektrik şebekesinin bulunmadığı yerleşimden uzak bölgelerde enerji ihtiyacını

Detaylı

IE4 VERİM SEVİYESİ İÇİN SENKRON MOTOR TEKNOLOJİSİ

IE4 VERİM SEVİYESİ İÇİN SENKRON MOTOR TEKNOLOJİSİ IE4 VERİM SEVİYESİ İÇİN SENKRON MOTOR TEKNOLOJİSİ Endüstride; pompa, kompresör, iklimlendirme, vinç, asansör ve konveyör gibi birçok uygulamada elektrik motorları kullanılmaktadır. Bu motorlar endüstride

Detaylı

Şekil1. Geri besleme eleman türleri

Şekil1. Geri besleme eleman türleri HIZ / KONUM GERİBESLEME ELEMANLARI Geribesleme elemanları bir servo sistemin, hızını, motor milinin bulunduğu konumu ve yükün bulunduğu konumu ölçmek ve belirlemek için kullanılır. Uygulamalarda kullanılan

Detaylı

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ RÜZGAR GÜCÜ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 12. HAFTA 1 İçindekiler Rüzgar Enerji Sistemlerinde Kullanılan

Detaylı

3/1 (Trifaze Giriş / Monfaze Çıkış ) 15-30 kva 3/3 (Trifaze Giriş / Trifaze Çıkış ) 20-80 kva

3/1 (Trifaze Giriş / Monfaze Çıkış ) 15-30 kva 3/3 (Trifaze Giriş / Trifaze Çıkış ) 20-80 kva TRİE UPS LER 3/1 (Trifaze Giriş / Monfaze Çıkış ) 15-30 kva 3/3 (Trifaze Giriş / Trifaze Çıkış ) 20-80 kva 3 faz giriş -1 faz çıkış ve 3 faz giriş -3 faz çıkış kesintisiz güç kaynakları başta sanayi, tıp,

Detaylı

Servo Motor. Servo Motorların Kullanıldığı Yerler

Servo Motor. Servo Motorların Kullanıldığı Yerler Servo Motor Tanımı: 1 devir/dakikalık hız bölgelerinin altında bile kararlı çalışabilen, hız ve moment kontrolü yapan yardımcı motorlardır. Örneğin hassas takım tezgâhlarında ilerleme hareketleri için

Detaylı

ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER

ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER BÖLÜM 4 A.A. MOTOR SÜRÜCÜLERİ 4.1.ALTERNATİF AKIM MOTORLARININ DENETİMİ Alternatif akım motorlarının, özellikle sincap kafesli ve bilezikli asenkron motorların endüstriyel uygulamalarda kullanımı son yıllarda

Detaylı

Asenkron Motor Analizi

Asenkron Motor Analizi Temsili Resim Giriş Asenkron motorlar, neredeyse 100 yılı aşkın bir süredir endüstride geniş bir yelpazede kulla- Alperen ÜŞÜDÜM nılmaktadır. Elektrik Müh. Son yıllarda, FİGES A.Ş. kontrol teknolojilerinin

Detaylı

Akıllı Ulaşım Sistemlerinin Sunduğu Enerji Verimliliği Avantajlarının Değerlendirilmesi

Akıllı Ulaşım Sistemlerinin Sunduğu Enerji Verimliliği Avantajlarının Değerlendirilmesi Akıllı Ulaşım Sistemlerinin Sunduğu Enerji Verimliliği Avantajlarının Değerlendirilmesi Ö. Ararat, M. A. Çimen, A. Ö. Biliroğlu, M. Demirci, O. Kütük, M. Güler, E. Elcik, Y. Solak, D. M. Bahar, M. Akbulut,

Detaylı

MİLLİ TREN ve TÜBİTAK. Milli ve Özgün Modern Trenlerin Geliştirilmesi

MİLLİ TREN ve TÜBİTAK. Milli ve Özgün Modern Trenlerin Geliştirilmesi MİLLİ TREN ve TÜBİTAK Milli ve Özgün Modern Trenlerin Geliştirilmesi İçerik Günümüzde Kullanılan Modern Trenler. Milli Tren için Milli ArGe. YHT alt bileşenleri ve maliyet yüzdeleri. TÜBİTAK Enstitüleri

Detaylı

DEMİRYOLU HİBRİD ÇEKİŞLİ BATARYA SİSTEMİ

DEMİRYOLU HİBRİD ÇEKİŞLİ BATARYA SİSTEMİ DEMİRYOLU HİBRİD ÇEKİŞLİ BATARYA SİSTEMİ ION-ONBOARD LI-ION HİBRİD ÇEKİŞLİ BATARYA SİSTEMİ Ion-OnBoard rejeneratif hibrid çekişli batarya sistemi, demiryolu operatörlerinin, çekiş gücü için fren enerjisini

Detaylı

Doğru Akım (DC) Makinaları

Doğru Akım (DC) Makinaları Doğru Akım (DC) Makinaları Doğru akım makinaları motor veya jeneratör olarak kullanılabilir. Genellikle DC makinalar motor olarak kullanılır. En büyük avantajları hız ve tork ayarının kolay yapılabilmesidir.

Detaylı

Anahtarlama Modlu DA-AA Evirici

Anahtarlama Modlu DA-AA Evirici Anahtarlama Modlu DA-AA Evirici Giriş Anahtarlama modlu eviricilerde temel kavramlar Bir fazlı eviriciler Üç fazlı eviriciler Ölü zamanın PWM eviricinin çıkış gerilimine etkisi Diğer evirici anahtarlama

Detaylı

İÇİNDEKİLER. ÖNSÖZ...iii İÇİNDEKİLER...v 1. GÜÇ ELEKTRONİĞİNE GENEL BİR BAKIŞ YARI İLETKEN GÜÇ ELEMANLARI...13

İÇİNDEKİLER. ÖNSÖZ...iii İÇİNDEKİLER...v 1. GÜÇ ELEKTRONİĞİNE GENEL BİR BAKIŞ YARI İLETKEN GÜÇ ELEMANLARI...13 İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ...iii İÇİNDEKİLER...v 1. GÜÇ ELEKTRONİĞİNE GENEL BİR BAKIŞ...1 1.1. Tanım ve Kapsam...1 1.2. Tarihsel Gelişim ve Bugünkü Eğilim...3 1.3. Yarı İletken Güç Elemanları...4 1.3.1. Kontrolsüz

Detaylı

DC Beslemeli Raylı Ulaşım Sistemlerinin Simülasyonu

DC Beslemeli Raylı Ulaşım Sistemlerinin Simülasyonu DC Beslemeli Raylı Ulaşım Sistemlerinin Simülasyonu M. Turan SÖYLEMEZ İstanbul Teknik Üniversitesi Elektrik Müh. Bölümü Süleyman Açıkbaş İstanbul Ulaşım A.Ş. Plan Giriş - Neden Raylı Sistem Simülasyonu?

Detaylı

Presinizi Servoprese Dönüştürmek Pres Sürücüsü PSH

Presinizi Servoprese Dönüştürmek Pres Sürücüsü PSH Presinizi Servoprese Dönüştürmek Pres Sürücüsü PSH Presinizi Yenilikçi Bir Anlayışla Kontrol Edin. Yenilikçilik PSH Pres sürücüsünde Servopompalar klasik valf ve kontrol teknolojisinin yerini alır. Bu

Detaylı

ELEKTRİK MOTOR SÜRÜCÜLERİ: PWM AC KIYICILAR

ELEKTRİK MOTOR SÜRÜCÜLERİ: PWM AC KIYICILAR ELEKTRİK MOTOR SÜRÜCÜLERİ: PWM AC KIYICILAR Hazırlayan ve Sunan: ELEKTRİK_55 SUNUM AKIŞI: PWM (DARBE GENİŞLİK MODÜLASYONU) NEDİR? Çalışma Oranı PWM in Elde Edilmesi Temelleri PWM in Kullanım Alanları AC

Detaylı

DC/DC DÖNÜSTÜRÜCÜLER

DC/DC DÖNÜSTÜRÜCÜLER DC/DC DÖNÜSTÜRÜCÜLER DC-DC dönüştürücüler, özellikle son dönemlerde güç elektroniği ve endüstriyel elektronik uygulamalarında çok yoğun olarak kullanılmaya baslayan güç devreleridir. DC-DC dönüştürücülerin

Detaylı

ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER ELEKTRİK MOTORLARINDA DENETİM PRENSİPLERİ

ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER ELEKTRİK MOTORLARINDA DENETİM PRENSİPLERİ BÖLÜM 2 ELEKTRİK MOTORLARINDA DENETİM PRENSİPLERİ 2.1.OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİNE GİRİŞ Otomatik kontrol sistemleri, günün teknolojik gelişmesine paralel olarak üzerinde en çok çalışılan bir konu olmuştur.

Detaylı

01 SERİSİ OTOMATİK KAYAR KAPILAR ÇOK YÖNLÜ KAPI ÇÖZÜMLERİ

01 SERİSİ OTOMATİK KAYAR KAPILAR ÇOK YÖNLÜ KAPI ÇÖZÜMLERİ 01 SERİSİ OTOMATİK KAYAR KAPILAR ÇOK YÖNLÜ KAPI ÇÖZÜMLERİ EL / AL ÇOK YÜKSEK VE AĞIR KAPILAR İÇİN ZİNCİRLİ MEKANİZMA Standart boyutların üzerindeki kapılarınız için mükemmel bir çözüm. Yeni nesil zincirli

Detaylı

AKTÜATÖRLER Elektromekanik Aktüatörler

AKTÜATÖRLER Elektromekanik Aktüatörler AKTÜATÖRLER Bir sitemi kontrol için, elektriksel, termal yada hidrolik, pnömatik gibi mekanik büyüklükleri harekete dönüştüren elemanlardır. Elektromekanik aktüatörler, Hidromekanik aktüatörler ve pnömatik

Detaylı

OFF-GRID veya STAND-ALONE INVERTER NEDİR?

OFF-GRID veya STAND-ALONE INVERTER NEDİR? ON-GRID veya GRID-TIE INVERTER NEDİR? On-Grid solar fotovoltaik sistem, şebekeye bağlı (paralel) bir sistem anlamına gelir. Güneş enerjisi kullanılabilir olduğu zaman, sistem şebekeye güneş tarafından

Detaylı

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ ELEKTRİK MAKİNALARI 1.

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ ELEKTRİK MAKİNALARI 1. ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ ELEKTRİK MAKİNALARI 1. HAFTA 1 İçindekiler Elektrik Makinalarına Giriş Elektrik Makinalarının

Detaylı

Yazılım Çözümleri Elektrik Motor Tasarım Yazılımları

Yazılım Çözümleri Elektrik Motor Tasarım Yazılımları Yazılım Çözümleri Elektrik Motor Tasarım Yazılımları 1 SPEED Yazılımın Özellikleri SPEED, elektrik motor ve generatörlerinin tasarımı ve analizinde kullanılan manyetik eşdeğer devre tabanlı, hızlı, güvenilir

Detaylı

Onur ELMA TÜRKIYE DE AKILLI ŞEBEKELER ALT YAPISINA UYGUN AKILLI EV LABORATUVARI. Yıldız Teknik Üniversitesi Elektrik Mühendisliği

Onur ELMA TÜRKIYE DE AKILLI ŞEBEKELER ALT YAPISINA UYGUN AKILLI EV LABORATUVARI. Yıldız Teknik Üniversitesi Elektrik Mühendisliği 1 TÜRKIYE DE AKILLI ŞEBEKELER ALT YAPISINA UYGUN AKILLI EV LABORATUVARI SMART HOME LABORATORY FOR SMART GRID INFRASTRUCTURE IN TURKEY Yıldız Teknik Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Sunan Onur ELMA 2

Detaylı

ÜÇ-FAZLI TAM DALGA YARI KONTROLLÜ DOĞRULTUCU VE ÜÇ-FAZLI EVİRİCİ

ÜÇ-FAZLI TAM DALGA YARI KONTROLLÜ DOĞRULTUCU VE ÜÇ-FAZLI EVİRİCİ KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Güç Elektroniği Uygulamaları ÜÇ-FAZLI TAM DALGA YARI KONTROLLÜ DOĞRULTUCU VE ÜÇ-FAZLI EVİRİCİ Hazırlık Soruları

Detaylı

AKILLI ŞEBEKELER Smart Grids. Mehmet TÜMAY Taner TOPAL

AKILLI ŞEBEKELER Smart Grids. Mehmet TÜMAY Taner TOPAL AKILLI ŞEBEKELER Smart Grids Mehmet TÜMAY Taner TOPAL Özet Günümüzde elektrik enerjisi üretim, iletim ve dağıtım teknolojilerinde bilişim teknolojilerinin kullanımı yaygınlaşmaktadır. Akıllı şebekeler

Detaylı

AŞIRI AKIM KORUMA RÖLELERİ Trafolarda Meydana Gelen Aşırı Akımların Nedenleri

AŞIRI AKIM KORUMA RÖLELERİ Trafolarda Meydana Gelen Aşırı Akımların Nedenleri Koruma Röleleri AŞIRI AKIM KORUMA RÖLELERİ Trafolarda Meydana Gelen Aşırı Akımların Nedenleri Trafolarda meydana gelen arızaların başlıca nedenleri şunlardır: >Transformatör sargılarında aşırı yüklenme

Detaylı

KARAMANOĞLU MEHMETBEY ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

KARAMANOĞLU MEHMETBEY ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KARAMANOĞLU MEHMETBEY ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Elektrik Makinaları II Laboratuvarı DENEY 3 ASENKRON MOTOR A. Deneyin Amacı: Boşta çalışma ve kilitli rotor deneyleri yapılarak

Detaylı

DENİZ MOTORLARI. e. Egzoz Sistemi Motor içinde yanma sonrası oluşan kirli gazların dışarı atılmasını sağlayan sistem.

DENİZ MOTORLARI. e. Egzoz Sistemi Motor içinde yanma sonrası oluşan kirli gazların dışarı atılmasını sağlayan sistem. Motorların Sınıflandırılması A. Kullandıkları Yakıta Göre; a. Benzinli b. Dizel (Mazotlu) c. Elektrikli (Akülü) B. Çalışma Prensibine Göre; a. İki Zamanlı b. Dört Zamanlı C. Soğutma Sistemine Göre; a.

Detaylı

SABİT MIKNATISLI SENKRON MOTOR

SABİT MIKNATISLI SENKRON MOTOR SABİT MIKNATISLI SENKRON MOTOR ÜRÜN GÖSTERİMİ TEKNİK YENİLİK ANA KARAKTERİSTİĞİ Yüksek Verim ve Enerji Tasarrufu Küçük Boyutlu ve Daha Düşük Bir Kütle Yüksek Performans Yüksek Sorumluluk Güçlü Yapı Kontrolü

Detaylı

VOLÜMETRİK DEBİMETRE KDDM 2

VOLÜMETRİK DEBİMETRE KDDM 2 VOLÜMETRİK DEBİMETRE KDDM 2 Volümetrik debimetre nedir?? Fark basınç ölçümü ile hava akış verimini kontrol etmenizi sağlayan, bakım gerektirmeyen, yenilikçi bir Pnömatik otomasyon kontrol sistemidir, bu

Detaylı

RÜZGAR ENERJİSİ. Anahtar sözcükler: Rüzgar Enerjisi, Rüzgar Türbini, Elektriksel Dönüşüm Sistemleri, Jeneratör.

RÜZGAR ENERJİSİ. Anahtar sözcükler: Rüzgar Enerjisi, Rüzgar Türbini, Elektriksel Dönüşüm Sistemleri, Jeneratör. RÜZGAR ENERJİSİ Küçük güçlü sistemlerde eskiden çok kullanılan doğru akım (DA) jeneratörü, günümüzde yerini genellikle senkron veya asenkron jeneratörlere bırakmıştır. Bu jeneratörler, konverterler yardımıyla

Detaylı

Toruk Grup Elektrikli Araba Projesi Proje Sunumu

Toruk Grup Elektrikli Araba Projesi Proje Sunumu Toruk Grup Elektrikli Araba Projesi Proje Sunumu www.torukcars.com İçerik Giriş Problem Tanımı Ürün Mühendisliği (S.S.S.) 1 Ajanda Giriş Problem Tanımı Ürün Mühendisliği (S.S.S.) 2 Petrol ve otomotivdeki

Detaylı

* Güvenilir Dişli Grubu. * Islak Disk Fren. Yüksek Verimlilik ve Güçlü Performans. Daha küçük direksiyon. *Yüksek Manevra Kabiliyeti

* Güvenilir Dişli Grubu. * Islak Disk Fren. Yüksek Verimlilik ve Güçlü Performans. Daha küçük direksiyon. *Yüksek Manevra Kabiliyeti Yüksek Verimlilik ve Güçlü Performans Hidrolik pompa motoru Düşük hıza ayarlanabilen Motorlu hidrolik pompa çıkış gücü, yüksek performans ve uzun kullanım ömrü sağlar. Forkliftin operatör tarafından değiştirilebilen

Detaylı

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ MEKATRONİK EĞİTİMİ BÖLÜMÜ BİLGİSAYAR DESTEKLİ İMALAT SERVO VE STEP MOTORLAR

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ MEKATRONİK EĞİTİMİ BÖLÜMÜ BİLGİSAYAR DESTEKLİ İMALAT SERVO VE STEP MOTORLAR BİLGİSAYAR DESTEKLİ İMALAT SERVO VE STEP MOTORLAR Step (Adım) Motorlar Elektrik enerjisini açısal dönme hareketine çeviren motorlardır. Elektrik motorlarının uygulama alanlarında sürekli hareketin (fırçalı

Detaylı

ZM-2H504 İki Faz Step. Motor Sürücüsü. Özet

ZM-2H504 İki Faz Step. Motor Sürücüsü. Özet ZM-2H504 İki Faz Step Motor Sürücüsü Özet ZM-2H504 iki faz, 4,6 ve 8 telli step motorlar için üretilmiştir. Yüksek frekanslı giriş sinyallerini kabul edebilecek şekilde donatılmıştır. Akım kararlılığı,

Detaylı

Elektrikli Araçlar İçin Enerji Depolama Çözümleri

Elektrikli Araçlar İçin Enerji Depolama Çözümleri ENERJİ ENSTİTÜSÜ Batarya Teknolojileri Grubu Elektrikli Araçlar İçin Enerji Depolama Çözümleri III. ENERJİ VERİMLİLİĞİ KONGRESİ 1 Nisan 2011- GEBZE Sektörlere göre enerji kullanımı ve CO2 emisyonları Dünyadaki

Detaylı

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri 2. Alternatif Akım =AC (Alternating Current) Değeri ve yönü zamana göre belirli bir düzen içerisinde değişen akıma AC denir. En çok bilinen AC dalga biçimi Sinüs dalgasıdır. Bununla birlikte farklı uygulamalarda

Detaylı

İçerik. Giriş. Yakıt pili bileşenlerinin üretimi. Yakıt pili modülü tasarımı ve özellikleri. Nerelerde kullanılabilir?

İçerik. Giriş. Yakıt pili bileşenlerinin üretimi. Yakıt pili modülü tasarımı ve özellikleri. Nerelerde kullanılabilir? Prof. Dr. İnci EROĞLU ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Savunma Sanayiinde Borun Kullanımı Çalıştayı (SSM) 14 Haziran 2011 1 İçerik Giriş Yakıt pili bileşenlerinin üretimi Yakıt pili

Detaylı

ENDÜSTRİYEL BİR TESİSTE DİNAMİK KOMPANZASYON UYGULAMASI

ENDÜSTRİYEL BİR TESİSTE DİNAMİK KOMPANZASYON UYGULAMASI ENDÜSTRİYEL BİR TESİSTE DİNAMİK KOMPANZASYON UYGULAMASI Özgür GENCER Semra ÖZTÜRK Tarık ERFİDAN Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Elektrik Mühendisliği Bölümü, Kocaeli San-el Mühendislik Elektrik

Detaylı

6. Bölüm: Alan Etkili Transistörler. Doç. Dr. Ersan KABALCI

6. Bölüm: Alan Etkili Transistörler. Doç. Dr. Ersan KABALCI 6. Bölüm: Alan Etkili Transistörler Doç. Dr. Ersan KABALCI 1 FET FETler (Alan etkili transistörler) BJTlere çok benzer yapıdadır. Benzerlikleri: Yükselteçler Anahtarlama devreleri Empedans uygunlaştırma

Detaylı

Mikroşebekeler ve Uygulamaları

Mikroşebekeler ve Uygulamaları Ders 1 Güz 2017 1 Dağıtık Enerji Üretimi ve Mikroşebekeler 2 Başlangıçta... Elektriğin üretimi DC Küçük güçte üretim DC şebeke Üretim-tüketim mesafesi yakın Üretim-tüketim dengesi batarya ile sağlanıyor

Detaylı

YAKIT PİLİ DENEY SETİ TEKNİK ŞARTNAMESİ

YAKIT PİLİ DENEY SETİ TEKNİK ŞARTNAMESİ YENİLENEBİLİR ENERJİ LABORATUVARINA ALINACAK DENEY SETLERİ ŞARTNAMELERİ YAKIT PİLİ DENEY SETİ TEKNİK ŞARTNAMESİ 1. Genel Açıklamalar Deney setindeki tüm parçaların; en az 2(iki) yıl garantisi ve en az

Detaylı

T.C. EGE ÜNİVERSİTESİ ALİAĞA MESLEK YÜKSEKOKULU

T.C. EGE ÜNİVERSİTESİ ALİAĞA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK PROGRAMI DERS İÇERİKLERİ 2013 / 2014 EĞİTİM ÖĞRETİM DÖNEMİ 1. SINIF 1. YARIYIL 107 Matematik-I 3 0 3 3 Sayılar,olasılık ile ilgili temel esasları uygulamak, cebir çözümlerini yapmak, geometri

Detaylı

DATABOOK. Energy Storage Capacitors. Signal Elektronik Ltd (EDLC) Electric Double Layer Capacitors Supercapacitors Ultracapacitors

DATABOOK. Energy Storage Capacitors. Signal Elektronik Ltd (EDLC) Electric Double Layer Capacitors Supercapacitors Ultracapacitors Signal Elektronik Ltd. Osmanağa Mh. Miski Amber Sk. No:5A/1 34714 Kadıköy İstanbul T: 90 216 290 0000 F: 90 216 290 0003 info@signal.com.tr www.signal.com.tr DATABOOK Energy Storage Capacitors (EDLC) Electric

Detaylı

WAT Endüstriyel Sürücüler

WAT Endüstriyel Sürücüler WAT Endüstriyel Sürücüler WAT Endüstriyel Sürücüler İçindekiler Yüksek verimli WAT motorlarla entegre sistem çözümleri 4-5 WF 80 in özellikleri 6-7 WF 80 in pompa uygulamalarına özel fonksiyonları 8-9

Detaylı

Modüler Hibrid Enerji İstasyonu- MOHES

Modüler Hibrid Enerji İstasyonu- MOHES Modüler Hibrid Enerji İstasyonu- MOHES Modüler Hibrit Enerji istasyonu (MOHES) Sivil ve Askeri Endüstrinin bir çok alanında şebeke elektriğinden veya petrol kaynaklı diğer enerji kaynaklarından istifade

Detaylı

Basınç farkı=çalışma basıncı (PA,B)-Şarj basıncı (PSp)+Güvenlik payı Ayar Diyagramı

Basınç farkı=çalışma basıncı (PA,B)-Şarj basıncı (PSp)+Güvenlik payı Ayar Diyagramı 1 Pistonlu pompa ve motorlarla sağlanacak hidrostatik tahrik aracın sürüşünde birçok avantaj getirmektedir. İyi bir sürüş konforu ve yüksek çalışma hızı yönündeki talepler hidrostatik tahrikle çalışan

Detaylı

Enerji Tasarrufu AB Araştırması

Enerji Tasarrufu AB Araştırması ENERJİ TASARRUFU Enerji Tasarrufu AB Araştırması 2050 yılı Enerji Senaryosu Biyoyakıt 30 % Güneş 40 % Petrol 5 % Rüzgar 15 % Su 10 % 2 Enerji Tasarrufu Shell Araştırması 2000 / 2020 / 2060 yılları Enerji

Detaylı

mikroc Dili ile Mikrodenetleyici Programlama Ders Notları / Dr. Serkan DİŞLİTAŞ

mikroc Dili ile Mikrodenetleyici Programlama Ders Notları / Dr. Serkan DİŞLİTAŞ 12. Motor Kontrolü Motorlar, elektrik enerjisini hareket enerjisine çeviren elektromekanik sistemlerdir. Motorlar temel olarak 2 kısımdan oluşur: Stator: Hareketsiz dış gövde kısmı Rotor: Stator içerisinde

Detaylı

Güç Elektroniği. Yüke verilen enerjinin kontrolü, enerjinin açılması ve kapanması ile ayarlanmasını içerir.

Güç Elektroniği. Yüke verilen enerjinin kontrolü, enerjinin açılması ve kapanması ile ayarlanmasını içerir. Güç Elektroniği GÜÇ ELEKTRONİĞİNİN TANIMI Güç Elektroniği, temel olarak yüke verilen enerjinin kontrol edilmesi ve enerji şekillerinin birbirine dönüştürülmesini inceleyen bilim dalıdır. Güç Elektroniği,

Detaylı

OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ

OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ Prof. Dr. Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Erzurum Bu bölümde Aktarma Organları Sistem Tanımı Mekanik Kavramalar Manuel Transmisyon ve Transaxle

Detaylı

Mobil Takip Sistemleri

Mobil Takip Sistemleri Mobil Takip Sistemleri Trio Filo Yöne,m Sistemi Yazılım Fonksiyonları Üstün teknolojik altyapısı ile rakiplerinden ayrılan bir araç takip yazılımıdır. Tüm internet tarayıcılarında ek kurulum gerektirmeden

Detaylı

ED8-STATİK VE DİNAMİK KGK

ED8-STATİK VE DİNAMİK KGK ED8-STATİK VE DİNAMİK KGK 2013 Statik ve Dinamik KGK Karşılaştırması MALİYET 1- Satın alma Dinamik KGK dünyada KGK marketinin sadece %4,3 üne sahiptir, geriye kalan %95,7 si ise statik KGK lere aittir.

Detaylı

Synergi Gas. Gelişmiş Hidrolik Modelleme. Doğalgaz dağıtım şebekeleri için optimizasyon ve simülasyon yazılımı ARCUMSOFT

Synergi Gas. Gelişmiş Hidrolik Modelleme. Doğalgaz dağıtım şebekeleri için optimizasyon ve simülasyon yazılımı ARCUMSOFT Synergi Gas Gelişmiş Hidrolik Modelleme Doğalgaz dağıtım şebekeleri için optimizasyon ve simülasyon yazılımı ARCUMSOFT 1 Giriş Doğalgaz dağıtım ve iletim şebekelerinde günlük ve uzun dönemli işletme ihtiyaçlarının

Detaylı

Enerji dağıtım sistemlerini boyutlandırmanın akıllı yolu, üstelik TÜRKÇE olarak! Kolay, hızlı ve güvenli www.siemens.com/sdbasic

Enerji dağıtım sistemlerini boyutlandırmanın akıllı yolu, üstelik TÜRKÇE olarak! Kolay, hızlı ve güvenli www.siemens.com/sdbasic Enerji dağıtım sistemlerini boyutlandırmanın akıllı yolu, üstelik TÜRKÇE olarak! Kolay, hızlı ve güvenli simaris design basic www.siemens.com/sdbasic SIMARIS design basic ile amacınıza odaklanın Binalarda

Detaylı

İLERI MIKRODENETLEYICILER. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı

İLERI MIKRODENETLEYICILER. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı İLERI MIKRODENETLEYICILER Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı BÖLÜM 4 Motor Denetimi Adım (Step) Motorunun Yapısı Adım Motorlar elektrik vurularını düzgün mekanik harekete dönüştüren elektromekanik

Detaylı

TIEFENBACH. Başarımızın Sırrı Yüksek Kalite. Yeni altyapımızla geleceğe hazırız

TIEFENBACH. Başarımızın Sırrı Yüksek Kalite. Yeni altyapımızla geleceğe hazırız TIEFENBACH Başarımızın Sırrı Yüksek Kalite Tiefenbach Control Systems firması 1950 yılında DR. H Tiefenbach adıyla kurulmuştur. Bugün 90 uzman personeli ile özellikle üstün yeraltı elektrohidrolik sistemleri

Detaylı

ZM-2H606 İki Faz Step. Motor Sürücüsü. Özet

ZM-2H606 İki Faz Step. Motor Sürücüsü. Özet ZM-2H606 İki Faz Step Motor Sürücüsü Özet ZM-2H606 iki faz, 4,6 ve 8 telli step motorlar için üretilmiştir. Yüksek frekanslı giriş sinyallerini kabul edebilecek şekilde donatılmıştır. Akım kararlılığı,

Detaylı

1 ALTERNATİF AKIMIN TANIMI

1 ALTERNATİF AKIMIN TANIMI 1 ALTERNATİF AKIMIN TANIMI Alternatif Akımın Tanımı Doğru gerilim kaynağının gerilim yönü ve büyüklüğü sabit olmakta; buna bağlı olarak devredeki elektrik akımı da aynı yönlü ve sabit değerde olmaktadır.

Detaylı

Hidromobillerde Kullanilan Motorlar Ve Sürücü Devreleri

Hidromobillerde Kullanilan Motorlar Ve Sürücü Devreleri 6 th International Advanced Technologies Symposium (IATS 11), 16-18 May 2011, Elazığ, Turkey Hidromobillerde Kullanilan Motorlar Ve Sürücü Devreleri M. Bozdemir 1, İ. Işıklı 2,M.Kurban 2,* 1 Bilecik Üniversitesi,

Detaylı

Yolun Her Anında Daha İyi. DIWA Verimlilik Paketi

Yolun Her Anında Daha İyi. DIWA Verimlilik Paketi Yolun Her Anında Daha İyi. DIWA Verimlilik Paketi 1 Yakıt Tasarrufu. Minimum Emisyon. Kullanılabilirliğin Artırılması. Daha düşük yakıt tüketimi, daha az karmaşıklık, daha yüksek sürüş konforu, daha fazla

Detaylı

AA Motorlarında Yol Verme, Motor Seçimi Yrd. Doç. Dr. Aytaç Gören

AA Motorlarında Yol Verme, Motor Seçimi Yrd. Doç. Dr. Aytaç Gören 04.12.2011 AA Motorlarında Yol Verme, Motor Seçimi Yrd. Doç. Dr. Aytaç Gören İçerik AA Motorlarının Kumanda Teknikleri Kumanda Elemanları na Yol Verme Uygulama Soruları 25.11.2011 2 http://people.deu.edu.tr/aytac.goren

Detaylı

ELEKTRİK MOTORLARINDA VE UYGULAMALARINDA ENERJİ VERİMLİLİĞİ. Fatih BODUR

ELEKTRİK MOTORLARINDA VE UYGULAMALARINDA ENERJİ VERİMLİLİĞİ. Fatih BODUR ELEKTRİK MOTORLARINDA VE UYGULAMALARINDA ENERJİ VERİMLİLİĞİ Fatih BODUR Elektrik Motorları : Dönme kuvveti üreten makineler Elektrik motorunun amacı: Motor şaftına Dönme Momenti (T) ve Devir (n) sağlaması,iş

Detaylı