hibrit otomobiller

HİBRİT ARAÇ TEKNOLOJİSİ

14 mayıs 2015

Hibrit otomobillerin amacı benzin sarfiyatını azaltmaktır.Bunu sağlamak için sıkışık trafikte yakıt motoru yerine elektrik motoru kullanmaktadır.

En yüksek yakıt tasarrufuna sahip

Yani bu sayede kısmen 0 emisyon salınımı sağlanmaktadır.Bu araçların şarj edilmesi gibi gereksinime ihtiyacı yoktur. Çünkü yakıt motoru çalıştığında ya da frenleme sırasında akü kendini şarj eder.

İstenildiğinde benzinli istenildiğinde elektrik motoruyla ilerleyebilen ilk aracı 27 yaşındayken Ferdinand Porsche yapmıştır.

1902 yılında “Mikte-Wagen” adını verdiği aracı tanıtmıştır.

HİBRİT ARAÇLAR NASIL ÇALIŞIR?İki veya daha fazla güç kaynağını direkt veya

dolaylı olarak kullanan araçlar hibrit araçlardır.

Hibrit otomobiller temelde,benzinli motoru sadece,otomobilin kalkışında ve yüksek hızlarda kullanıyor.

Örneğin otomobil benzin motoruyla kalktıktan sonra,otomatik olarak elektrik motoruna geçiyor.Otomobil saatte 80 km/h ulaşıncaya kadar elektrik motoru çalışmaya devam ediyor.Hız arttığında otomatik olarak benzin motoru devreye giriyor.

Bazı insanlar farkında olmasalar da hibrit bir araca sahipler.

Trenleri çeken lokomotifler dizel-elektrik hibrit araçlardır.

Büyük maden kamyonları ve denizaltılar da hibrit araçlardır.

Benzin ve Elektrik GücüBenzin gücü ile çalışan araçlarda,yakıtı motora

ulaştırmak için bir yakıt deposu bulunur.Motor ise lastikleri çevirmeye yarayan bir aktarım sistemine sahiptir.

Öte yandan bir elektrik aracı ise,bir akü setinden oluşan ve elektrik enerjisini bir elektrik motoruna ileten yapılardan oluşur. Motor ise lastikleri çevirmeye yarayan bir aktarım sistemine sahiptir.

Hibrit arabulucu sistem olarak düşünülebilir.Benzin kullanan bir araçta,bir elektrikli arabanın işlevlerini de yerine getirerek,aynı miktar yakıt ile daha fazla mesafe alınmasını ve emisyonun düşürülmesini sağlar.

Verimlilik?

Verimli ve kullanışlı olması için araçların yeni yakıt almadan önce,en azından 482 km yol alabilmesi gerekir.

Bir elektrik aracı(hibrit değil) ise,neredeyse hiç çevre kirliliğine neden olmaz ama yeniden şarj edilene kadar genel olarak 80 ile 161 km arasında bir yol alabilir.

Hibrit aracın elektrik araçlarından en büyük farkı şarj prizi olmaması ve şarj edilme ihtiyacı duymamasıdır.Rejeneratif enerji yardımıyla kendi kendini şarj eder.

Benzin ve Elektrik Hibrit Yapısı

Benzin MotoruHibrit araçlar,standart bir araçta bulunan motorlara benzer şekilde bir

motora sahiptirler.Ancak,hibrit araçlardaki motor daha küçüktür.Bu motor emisyonu azaltmak ve verimliliği arttırmak için gelişmiş teknolojiler kullanır.

Yakıt Tankı

Hibrit araçlardaki yakıt tankı,benzin motoru için enerji depolama birimidir.Benzin,aküye göre daha yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir.

Örneğin bir birim benzin enerjisinin yerine geçebilecek akü enerjisi,bunun bin katına denk gelmektedir.

=1000x

Elektrik Motoru

Hibrit araçlardaki elektrik motoru çok gelişmiş ve karmaşık bir yapıya sahiptir.

Akü

Hibrit araçlarda akü,elektrik motoru için enerji depolayan birimdir.Benzin motoruna güç sağlayan yakıt tankındaki benzinin aksine,hibrit araçlardaki elektrik motoru;aküden hem enerji alan hem de bu enerjiyi tekrar yerine koyabilen bir sisteme sahiptir.

honda-accord-hybrid-battery

Transmisyon(Vites Sistemi)Hibrit araçlardaki ile standart bir araçta

transmisyon sistemi aynı temel özelliklere sahiptir.

Toyota Prius gibi bazı araçlarda ise çok farklıdır.

Paralel ve Seri Hibrit

Seri Hibrit Araçlar

Seri hibrit araçlarda,bataryayı şarj etmek için bir içten yanmalı motor,bir jeneratör ve aracın hareketi için elektrik motoru bulunur.

Seri hibrit araç yalnızca elektrik motoru ile sürüldüğünden,elektrik motoru ve batarya aracın performans gereksinimlerini karşılayacak kadar büyük boyutlarda olmalıdır.

Enerji dönüşümü adımlarının sayısı fazla olduğundan verimliliği diğer yapılanmalara oranla daha düşüktür.

Paralel Hibrit Araçlar

Paralel hibrit araçlarda,içten yanmalı motor ve elektrik motoru ayrı ayrı şanzımana bağlıdırlar.Bu nedenle her ikisi de aracın hareketini sağlayabilir durumdadırlar.

Honda marka hibrit araçların birçoğunda paralel hibrit sistemi kullanılmaktadır.

Rejeneratif Çalışma

Hibrit araçlarda otomobil hız değişimindeki kinetik enerji farkını enerjiye dönüştürmektir.

Normal çalışma durumunda besleme kaynağından akım çeken yükün,farklı çalışma bölgelerinde kaynağa akım göndermesine rejeneratif çalışma denir.

Rejeneratif çalışma,kaynaktan yüke ve yükten kaynağa olmak üzere enerjinin çift yönlü olarak taşındığı anlamına gelir.Bu karakteristiğe sahip yüklere ise rejeneratif yüler denir.

Endüstriyel üretim bantları,otomasyon sistemler,hassa işlem yapan CNC tezgahları,lazerli kesim üniteleri,kesme-bükme tezgahları gibi uygulamalarda çift yönlü çalışan,yüksek devirli ve yüksek güçte motorlar kullanılır.

Yapılan işleme uygun olarak motor hızı düşürülür,yükseltilir,durdurulur veya motor ters yönde döndürülür.

Normal çalışmada gerilim ile aynı olan akım yönü değişerek gerilim ile ters yönlü duruma gelir.Kaynaktan beslenen motor bir anda kaynağı besleme davranışı gösterir.

İlk kapasitör bazlı rejeneratif fren sistemi Mazda ‘i-ELOOP’

Mazda Motor Corporation binek araçlar için kapasitör kullanan dünyanın ilk rejeneratif fren sistemini geliştirdi.

Sık sık hızlanma ve frenlemenin olduğu sürüş koşullarında,’i-ELOOP’ yakıt tüketimini yaklaşık %10 oranında azaltıyor.

Mazda’nın rejeneratif fren sistemi,yüksek miktarda elektrik depolayabilen bir komponent olan kapasitörü kullandığı için benzersizdir.Aküler ile karşılaştırıldığında,kapasitör hızlı bir şekilde şarj veya deşarj edilebilir ve uzun süreli kullanımlarda bozulmaya karşı dayanıklıdır. i-ELOOP,elektrik enerjisini klima,ses sistemleri ve çeşitli diğer elektrikli komponentler için harcar.

Hibrit araçların aksine,Mazda’nın sistemi ayrı bir elektrik motoru ve aküye ihtiyaç duymaz.

Performans

Hibrit araçların temel özelliği,standart bir araçta bulunan benzin motoruna göre,çok daha küçük bir benzin motoruna sahip olmaları ve böylece daha fazla verim sağlamalarıdır.

Küçük motorlar büyük motorlara göre neden daha verimlidir?

• Büyük bir motor,küçük bir motora kıyasla daha ağırdır.Bu yüzden araç hızlanırken veya bir yokuşu çıkarken,daha fazla güce gereksinim duyar.

• Büyük motorlarda pistonlar ve diğer dahili parçalar daha büyük ve ağırdır.Buna bağlı olarakta,silindirlerin yukarı ve aşağı doğru her hareketinde daha fazla enerjiye ihtiyaç duyar.

• Daha büyük motorlar genellikle daha fazla silindir sayısına sahiptir.Motor her çalıştığında,araç hareket etmese bile,silindirler çalıştığı için yakıt kullanır.

Ek bilgi(performans)

Standart bir araçtaki benzin motoru,maksimum güç gereksinimine göre boyutlandırılır.(gaz pedalına bastığınız zaman gerekenden daha fazla güç gönderilir.)Aslında çoğu sürücü,sürüşlerin yüzde birinden az bir süre için bu maksimum gücü kullanır.

IGBT

Hibrit araçlar ise daha küçük bir motora sahiptir ve bundan dolayı da,maksimum motor gücünden ziyade,ortalama motor gücüne yakın bir gücü sağlayacak şekilde boyutlara sahiptir.

Enerji kaynağı olarak sadece bataryanın olduğu ticari bir araçta batarya sistemi,elektrik makinesi ve şarj ekipmanı günümüz koşullarında araç malzeme maliyetinin yaklaşık %65’i gibi önemli bir bölümünü oluşturmaktadır.Sadece batarya sistemi maliyeti ise araç malzeme maliyetinin yaklaşık %40’ı kadardır.

Geliştirilmeye son derece açık olan batarya hücre kimyası,batarya modülü,batarya kontrol sistemi,elektrik makinesi ve şarj ünitesi gibi alt sistemlerin Ar-Ge faaliyetleri desteklenmelidir.

Burak KOÇ

burak.koc@outlook.com.tr