Elektrikli Aracın Anatomisi

Pilli Elektrikli Araçlar (BEV’ler) , klasik içten yanmalı motorlu (ICE) araçlara kıyasla oldukça basit ve kullanımı kolaydır. En basit güç aktarma sistemi mimarisi, yüksek voltajlı bir akü, güç elektroniği kontrolörlü bir elektrik motoru ve tek hızlı şanzımandan oluşur. BEV’ler, hibrit bir aktarma organına (içten yanmalı motor artı elektrik motoru) sahip Hibrit Elektrikli Araçlardan (HEV’ler) ayırt etmek için saf elektrikli araçlar olarak da adlandırılır .

Bir BEV’de tahrik, yalnızca yüksek voltajlı aküde depolanan elektrik enerjisine dayanır.

Akülü elektrikli araçlar, temiz ve verimli bir ulaşım sistemine giden en uygun yol olduğu için pazar paylarını artırıyor. ICE araçlarıyla karşılaştırıldığında, bir BEV’nin en önemli avantajları, elektrik motorunun genel olarak yüksek verimliliği, güvenilirliği ve nispeten düşük maliyetidir. Ana dezavantaj, yüksek voltajlı pilin düşük enerji yoğunluğudur.

Aralık elektrikli aracın “tam” pil ile örtülebilir maksimum mesafedir. Aralığın belirli bir homologasyon test döngüsü (NEDC, FTP, vb.) için verildiğini dikkate alın.

Menzil ve maksimum hız ve ivme performansına bağlı olarak, akülü elektrikli araçlar şu şekilde sınıflandırılabilir:

• mahalli elektrikli araçlar : küçük araçlar, çok düşük menzil (25 km’den az)
• elektrikli şehir araçları : küçük araçlar, düşük menzil (50 km’den az)
• tam performanslı akülü elektrikli araçlar : 100 ile 600 km arasında menzile sahip klasik binek araçlara eşdeğerdirler.

Bu yazıda tam performans (yolcu) akülü elektrikli araçlara (BEV’ler) odaklanacağız.

BEV mimarisinin çoğu, ön aksta güç aktarma organlarına ve ön ve arka aks arasında zeminde yüksek voltajlı aküye sahiptir. Bu konfigürasyon, yolcu alanı ve bagaj/bagaj için bol miktarda hacim sağlar.

Aracın en ağır elektrik aksamı olan yüksek voltajlı akü, gövde zemininde çok alçakta konumlandırılmıştır. Bu, aracın genel dengesini iyileştiren çok düşük bir ağırlık merkezi olan başka bir avantaj sağlar.

Tesla Model S gibi yüksek performanslı BEV’ler, biri ön aksta, diğeri arka aksta olmak üzere çekiş için iki elektrik motoruna sahiptir. Her iki motorun da kendi güç elektroniği kontrolörleri vardır. Bu konfigürasyon, dört tekerlekten çekiş (AWD) yeteneklerinin yanı sıra hızlanma ve sürüş dinamikleri (tork vektörü) açısından çok iyi bir performans sağlar.

Rimac Concept_One gibi çok yüksek performanslı BEV’ler, performansı ve sürüş dinamiklerini aşırı bir düzeye taşır . Güç aktarma organı, her tekerlek için bir tane olmak üzere toplam 4 motordan oluşur. Her motorun kendi şanzımanı vardır, önde tek vitesli şanzımanlar, arkada ise karbon fiber kavramalı iki vitesli şanzımanlar vardır. Yüksek voltajlı pil, ön ve arka akslar arasında “T” şeklinde yerleştirilmiştir. Rimac Concept_One, ilk akülü elektrikli hiper otomobildir .

Tamamen elektrikli bir araçtaki enerji depolama bileşeni, yüksek voltajlı (HV) aküdür . Nominal voltaj çoğu durumda 360 ile 450 V arasındadır. Bir BEV’de ayrıca yardımcı ekipman (yıldırım, multimedya vb.) için güç kaynağı olarak kullanılan normal 12 V pil olan düşük voltajlı bir pil bulunur. ).

Pil, EV’lerin temel bileşenidir çünkü:

• aracın menzili neredeyse tamamen HV aküsüne bağlıdır
• en ağır elektrik bileşenidir
• en pahalı elektrik bileşenidir

Farklı tipte yüksek voltajlı piller vardır, kimya ana ayırt edici faktördür. BEV için en yaygın HV aküleri lityum iyon akülerdir . Bunların da farklı “tatları” vardır:

• metal oksitler (örn. Lityum Manganez Oksit, LiMn ₂ O ₂ )
• fosfatlar (örn. Lityum Demir Fosfat, LiFePO ₄ )

Otomotiv uygulamalarında fosfat lityum iyon piller kimyasal ve termal tehlike açısından daha güvenli oldukları için daha uygundur.

1. güç elektroniği denetleyicisi
2. stator
3. rotor
4. tek vitesli şanzıman ve diferansiyel

Tork, bir elektrikli makine tarafından sağlanır . Binek araç uygulamalarında, halihazırda kullanımda olan başlıca iki tip elektrik motoru vardır ve üçüncüsü ilgi görmektedir:

1. kalıcı mıknatıs makineleri
2. endüktans makineleri
3. isteksizlik makinelerini değiştir

Motor yerine elektrikli makineler demek daha doğru olur çünkü aracın frenlenmesi sırasında da elektrik enerjisi üretebilirler. Bu mekanizmaya enerji geri kazanımı/yenilenmesi denir .

Araç hızlandığında elektrikli makine HV aküsünden elektrik enerjisini alır ve tork üretir. Bu motor fazıdır . Araç fren yaparken, aracın kinetik enerjisi elektrik makinesi tarafından elektrik enerjisi üretmek için kullanılır. Bu jeneratör aşamasıdır .

Elektrikli makineler arasındaki temel fark, tork üretme biçimleridir (mıknatıslardan kalıcı manyetik alan, rotor sargılarında indüklenen manyetik alan veya stator alanıyla hizalanmış rotorda manyetik olarak iletken yol).

1. doğrultucu
2. DC / DC çevirici
3. giriş filtresi
4. çevirici

Güç elektroniği kontrol modülü  bir kontrol fonksiyonu ile her sorumlu birkaç alt sistemleri vardır. Araç bir ev elektrik şebekesinden (örn. 220 V) şarj edildiğinde, doğrultucu alternatif akımı (AC), yüksek voltajlı aküye beslenen doğru akıma (DC) dönüştürür. DC-DC dönüştürücü alçak gerilim şebekesi (12 V) yüksek voltaj (örneğin, 400 V) düşürülmesi ile sorumludur.

İnverter elektrik makinesi için 3 fazlı alternatif akım içine pil doğru akım dönüştürerek elektrik makinesi hız ve tork kontrol eder. Araç enerji geri kazanım aşamasındayken (frenleme) invertör 3 fazlı AC’den DC’ye ters dönüşüm yapıyor.

Bu makalenin bu amacı, okuyucuya akülü bir elektrikli aracın ana bileşenlerine kısa bir giriş yapmaktır. Gelecek makalelerde, her bir bileşeni çok daha ayrıntılı olarak tartışacağız.

Daha fazla bilgi için youtube adresimizi takip ediniz.