Elektrikli hibrit araçlar ve sürme devreleri

Abstract

Çevre duyarlılığı, petrole olan bağımlılığın azaltılması için elektrikli araçlara olan ilgi ve bu konudaki teknolojik gelişmeler her geçen gün daha da artmaktadır. Hibrit elektrikli araçların piyasada mevcut olmasının yanı sıra yakıt pilli araçlar üzerinde de çalışmalar devam etmektedir.Tümü elektrikli araçların menzil, batarya şarjı, ağırlık gibi olumsuz yönlerini yenebilmek için hibrit elektrikli araçlar geliştirilmiştir. Hibrit elektrikli araçlar, temelde birden fazla enerji kaynağına sahip olan ve bunlardan en az birinin elektrik enerjisi sağladığı araçlardır. Bu araçlar, kendi içinde farklı yapısal özelliklere sahip olabildiği gibi, kullanılan elektrik motoru da ihtiyaca göre farklılık göstermektedir. Doğru akım motorlarının düşük verim ve bakım gereksinimi gibi olumsuz özellikleri, elektrikli araçlarda asenkron motorların ve sabit mıknatıslı motorların kullanımının yaygınlaşması sonucunu doğurmuştur. Özellikle de yüksek verimleri nedeniyle sabit mıknatıslı motorlar her geçen gün daha çok kullanılır hale gelmiştir.Bu çalışmada elektrikli araç türleri, farklı yapısal özelliklere sahip hibrit elektrikli araçların özellikleri ve elektrikli araçlarda kullanılan temel bileşenler ayrıntılı şekilde ele alınmıştır. Aracın önemli bileşenlerinden olan DC-DC dönüştürücüler farklı yapılarda ele alınarak etraflıca incelenmiş ve çift yönlü çalışabilen izolasyonlu bir dönüştürücünün en uygun çözüm olduğu sonucuna varılmıştır. Daha sonra elektrikli araçlarda kullanılan elektrik motorları ve bunların kontrol yöntemleri, özellikle sabit mıknatıslı motorlara ağırlık verilerek incelenmiştir. Motor sürme devresinin omurgasını oluşturan inverterler ve inverterlerin farklı çalışma durumları incelenmiş, araç uygulamaları için alan zayıflatma bölgesinde çalışmanın son derece önemli olmasından dolayı kare dalga çalışma ile uzay vektör modülasyonu detaylı şekilde ele alınmıştır. Son olarak da bir araçta kullanılmak üzere seçilmiş sabit mıknatıslı bir senkron motorun ?amper başına maksimum moment? kontrol yöntemiyle simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Simülasyon neticesinde aracın farklı yol durumlarında hız, moment, güç ve akım değerleri elde edilmiştir. Sonuçta stator akımı q ekseni bileşeninin momenti oluşturan temel bileşen olduğu ve momentin polaritesini belirlediği, diğer taraftan d ekseni bileşeninin ise momentten bağımsız olarak daima negatif değer aldığı ve ihtiyaç halinde relüktans momenti oluşturarak moment oluşumuna katkı sağladığı görülmüştür.