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? CO 2, NO x Bilişim Çağına Uygunluk? 2
Elektrikli Araç Çağı Geldi Mi? 19. yüzyıl sonu ve 20. yüzyıl başlarında satılan otomobillerin çoğu Elektrikli idi? 1920 den itibaren elektrikli araçlar piyasadan çekildi? Günümüzde elektrikli araçlardaki durum NEDİR? 3
Elektrikli Araç Çağı Geldi Mi? İTİCİ GÜÇLER Küresel Isınma, CO 2 ve diğer NO x gazların atmosfere salınma sorunu Sınırlı Petrol Rezervleri ve petrolün türevlerinin önemi Enerji Verimi Bilişim Çağı nın otomotive yansıması 4
Elektrikli Araç Çağı Geldi Mi? Dünya birincil enerji tüketiminde petrolün payı yüksek ve neredeyse tamamı ulaşım için kullanılıyor. Mtoe 18 000 16 000 14 000 12 000 10 000 Other renewables Biomass Hydro Nuclear 8 000 6 000 4 000 2 000 0 1980 1990 2000 2010 2020 2030 Gas Oil Coal WEO-2008 total 5
Elektrikli ve Hibrit Elektrikli Araç Satış Öngörü Değerleri (IEA) 6
Elektrikli Araçlar Yeni Alanlar Açıyor Elektrikli Tahrik ve Frenleme Sistemi: Elektrik Makinası, Generatör, Debriyaj, Dişli Kutusu, Fren Sistemi, vs. İnsan-Araç Arayüzü: Yeni Kontrol kavramları,hmi, Sürücü Davranışı, Uyku vs. Haberleşme Mimarisi: Telematik, CAN Bus, Lin Bus, Flex Ray, Anten, Elektromanyetik Uyumluluk Araç Gövdesi: Yeni Tasarımlar, Hafif Araç, Aerodinamik yapı, Yeni Malzeme, vs. Enerji Sistemleri: Li-Ion Batarya, Yakıt Pili, Süper Kapasitör, Volan, vs. Isı Kontrolu: Isıtma, Soğutma, Havalandırma, Batarya Soğutması, vs. Güç Elektroniği: Evirici, Doğrultucu, dc/dc çevirici, Kontrol Elektroniği, Batarya Şarj Devreleri ve Kontrolu, vs. Araç Dinamiği ve Yol Performansı: Bilgisayar Modelleme, Sensör ve Ölçme, Menzil Hesaplamaları ve Optimum Yol Otomotiv Mekatroniği: Elektrikli Direksiyon, Yedek Güç Sistemleri, Güç Elektroniği Kompresörleri 7
Otomotiv de Bilişim Çağı ELEKTRİKLİ ARAÇLAR BİLGİ TEKNOLOJİSİNE DAHA İYİ UYUM SAĞLIYOR. AKILLI ARAÇLAR Yol kalitesini izliyor, Hızını, fren mesafesini ayarlıyor, Diğer araçları görüyor, Yayaları görüyor, Park edebiliyor, Trafik işaretlerini tanıyor, Trafik kurallarını öğreniyor, Enerji verimliliğini sağlıyor, Menzil hesabı yapıyor, Sürücüsünü izliyor, Kazayı haber veriyor, vs. 8
Elektrikli ve Hibrit Elektrikli Araçlardaki Ana Bileşenler TAHRİK SİSTEMLERİ Elektrik Makinası İçten Yanmalı Motor Güç Elektroniği Devresi Kontrol ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMLERİ Batarya Hidrojen (Yakıt Pili) Süper Kapasitör Volan Petrol (Hibrit veya Menzil Artırıcı) 9
Elektrikli ve Hibrit Elektrikli Araçlardaki Ana Bileşenler 10
Elektrikli ve Hibrit Elektrikli Araçlardaki Ana Bileşenler Elektrikli Araç Tahrik Sistemi 1. Elektrik Motor/Generatör 2. Aktarım Organı ve Diferansiyel 3. Güç Elektroniği 4. Yüksek Gerilim Hattı 5. High-voltage Bataryası 6. Batarya Yönetim ve Kontrol Elektroniği 7. Soğutma Sistemi 8. Fren Sistemi 9. Yüksek Gerilim Soğutma Sistemi 10. Yüksek Gerilim Isıtma Sistemi 11. Batarya Şarj Birimi 12. Dış Şarj İçin İletim Kutusu 13. Dış Şarj Gerilim Kaynağı 11
Elektrikli ve Hibrit Elektrikli Araçlardaki Ana Bileşenler Elektrikli Araçlardaki Elektrik Motoru Moment-Hız Eğrisi 400 Roadster Elektrik Motoru (Asenkron) Motor Momenti (N m) 200 Yüksek Performans İYM Ortaboy Araç İYM 0 Bulent Şarlıoğlu IEEE Industry Applications January/February 2017 1.5 3 4.5 6 7.5 9 10.5 12 x 10 3 Motor hızı (dev/dak.) 12
Elektrikli Araç Tahrik Sistemleri HEV (Hibrit Elektrikli Araçlar: Seri, Paralel, Seri-Paralel, ) PHEV (Plug-in-Hybrids: Şebekeden Şarj Edilebilen HEV) EV (BEV Bataryalı Elektrikli Araç) FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle Yakıt Pilli Elektrikli Araç) 13
Elektrikli Araç Tahrik Sistemleri Seri Hibrit ve Menzil Artırmalı Elektrikli Araçlar Yakıt Deposu Akü İYM Generatör Konvertör Motor T R A N S M İ S Y O N 14
Elektrikli Araç Tahrik Sistemleri Paralel Hibrit Elektrikli Araçlar Yakıt Deposu Akü İYM Konvertör Motor T R A N S M İ S Y O N 15
Elektrikli Araç Tahrik Sistemleri Kompleks Paralel Hibrit Elektrikli Araçlar Yakıt Deposu Konvertör Akü İYM Motor/Generatör Konvertör Motor T R A N S M İ S Y O N 16
Elektrikli Araç Tahrik Sistemleri Yol Paralellemeli Hibrit Elektrikli Araçlar Rear Wheel Front Wheel MG ~ = I.C.E. Battery Pack Fuel Tank Rear Wheel Front Wheel 17
Elektrikli Araç Tahrik Sistemleri EV Şasi Düzenleme Örnekleri TESLA S Şasi Düzenlemesi VW Şasi Düzenlemesi 18
Elektrikli Araç Tahrik Sistemleri 2013 VW Report Elektrik Motoru, Güç Elektroniği, Kontrol Elektroniği Soğutma ve Aktarma Organları Yüksek Gerilimli Batarya Hidrojen Tankı Yakıt Pili 19
Elektrikli Araç Tahrik Sistemleri Fuel Cell Vehicle (Yakıt Hücreli EV) IEEE Spectrum Feb2017 20
Elektrikli Araç Tahrik Sistemleri Kullanılan Elektrik Makinalarının Kesit Görünümü 21
Elektrikli Araç Tahrik Sistemleri (Elektrik Makinası Rotor Kesitleri) 2003 Prius 2004 Prius 2010 Prius Ford Chevy Volt Honda Accord 2007 Camry 2008 Lexus Leaf 22
Elektrikli Araçlardaki IPM Elektrik Makinası Verimi 23
Elektrikli Araçlardaki Elektrik Makina Parametreleri 24
Elektrikli ve Hibrit Elektrikli Araçlarda Güç Elektroniği Teknolojisi 25
Hibrit Elektrikli Araçlarda Güç Elektroniği Teknolojisi GÜÇ ELEKTRONİĞİ a) Hibrit Araç Blok Gösterim b) Devre Şeması 26
Elektrikli ve Hibrit Elektrikli Araçlarda Güç Elektroniği Teknolojisi GÜÇ ELEKTRONİĞİNDE DEVRİM OLUŞUYOR: SiC (Silicon Carbide) ve GaN (Gallium Nidride) temelli Geniş Band Yarıiletken (WBG) anahtarlar geliştiriliyor. İletim dirençleri düşük Anahtarlama kayıpları düşük Anahtarlama frekansları yüksek (hızlı iletim ve kesim özelliği) Yüksek sıcaklığa dayanımlı 27
Elektrikli ve Hibrit Elektrikli Araçlarda Güç Elektroniği Teknolojisi Geniş Band Yarıiletken (WBG) anahtarların özellikleri 28
Elektrikli Araçlarda Öngörüler 29
Elektrikli Araçlarda Öngörüler 30
Elektrikli Araçlarda Öngörüler 31
Elektrikli Araçlarda Öngörüler 2020 ve 2030 yılı için iki elektrikli araç tipi öngörülü karşılaştırma (European Roadmap Electrification of Road Transport) 32
Elektrikli Araçlarda Öngörüler 2020 ve 2030 Plug-in Hibrit Elektrikli Araç Öngörüleri (European Roadmap Electrification of Road Transport) 33
Elektrikli ve Hibrit Elektrikli Araçlarda Elektrik Makinası Teknolojisi 34
Elektrikli Araçlarda Öngörüler 35
Elektrikli Araçlarda Öngörüler 36
Elektrikli Araçlarda Öngörüler 37
29.09.2017 TEŞEKKÜRLER S. Barış ÖZTÜRK R. Nejat TUNCAY Ö. Cihan KIVANÇ