1. ELEKTRKLARALAR

2.

Elektrikli ara (EA) kavram getiimiz on ylda otomobil sektrnn ArGe blmlerinden prototip atlyelerine doru yolculuunu bitirmitir. Seri retim hatlarna doru olan yolculuu ise ksmen tamamlanmtr. Bilhassa hibrid (karma) elektrikli aralar (HEA), nmzdeki on yl ierisinde tm ara snflarnda arlkl tercih edilecektir. Balangta konvansiyonel aralarda bulunan birok ekipman da bnyesinde bulunduran HEA'lar, bir ok kesimde tketicilerin beenisine sunulmaktadr.

3.

Bu arada uzun yllardr zel kullanmlar iin gelitirilmi bataryal aralar, batarya ve g elektronii teknolojilerinin geliimine paralel olarak, kullanclarna daha yksek menzil ve kullanmrahatl salamaktadr. HEA'larn en nemli zellikleri, sabit arj sistemlerinden bamsz, konvansiyonel aralara benzer ekilde menzile sahip olmalardr

Elektrikli aralarkavrambualmadafarklgrup altnda incelenmitir. Bunlar sras ile tm-elektrikli aralar, hibrid elektrikli aralar ve yakt pilli aralardr.

4. EAlarn gelecekte kullanmn artmasna yol aacak etkenler zetle aada verilmitir

Ulam maliyetlerinin azaltlmas,

fosil kkenli yaktlarn kullanmnn azaltlmas, zellikle kentlerde hava kirleticilerinin azaltlmas, global lekte sera gaz oluumunun bertaraf edilmesidir.

EAlarn yollarda ounluk haline gelmesi ile otomotiv sektrn bykdeiimler eitliotoriteler tarafndanaadaki ekilde belirtilmektedir;

5.

EA'lara ait bataryalar, elektrik motorlar, g elektronii gibi paralar reten sanayilerin olumas,

Ana retici firmalarn retim ve pazarlama teknikleri asndan deiime uramas,

Gerekleecek byk deiim srasnda otomotiv sektrnde nde gelen lkelere, elektro mekanik dalnda yksek kaliteli, dk maliyetli ve yeniliki rnlere sahip lkelerin rakip olmas,

6.

Yakt datm ve alt yap deiikleri,

Bakm tekniklerinin ve personelinin eitiminde deiiklikler,

Standartlar ve ynetmelikler,

Kullanclarn uyumu,

Akll trafik sistemlerinin ortaya kdr.

7. Tm elektrikli aralarn getirecei yenilikler ksaca aada zetlenmitir:

Tm-elektrikli ara, modern elektrikli tahrik teknolojisi kullanlarak gelitirilmi elektrik motoru, g konvertr ve enerji kaynan ermektedir.

Tm-EA'larda yakt, elektrik enerjisi dnm gereklememekte, elektrikenerjisi batarya, volan veya sperkapasitrler ile depolanmaktadr.

Tm-EA'lar yeni bir ara konseptinin tesinde tamaclk hizmetlerininsfr emisyon ve daha yksek verim ile salanmasna yol aacak kkl bir deiimdir.

Tm-EA'lar modern tamaclk alar ile uyumlu olarak akll sistemleri oluturmay salayacaktr

8.

letme koullar ve alma dngleri yeniden tanmlanacaktr.

Son kullanc, her bakm-retim seviyesi ve alakal sektrlerde altyap, eitim ve standardizasyon ihtiyac ortaya kacaktr

9.

HEA'larn seri retimine ve pazara sunulmasna bata Japon irketleri olmak zere bir ok firma tarafndan balanlmtr. Bir ok firma ve ArGe kuruluu her geen gn yeni modeller ve rnler gelitirerek ara performanslarn arttrmaktadr. Bunun yannda kullanmdaki artlar ve tketim asndan avantajlar dahi, yksek fiyatn yannda satn alma cazibesini tm tketici gruplarnda salayamamaktadr. Bu nedenle birok devlet tarafndan eitli tevikler oluturularak sat rakamlar ykseltilmektedir. HEA'larn avantajlar aada verilmitir:

10.

Frenleme enerjisi gerikazanlmakta ve depolama sistemi sayesinde yeniden kullanlabilmektedir,

Ana enerji kayna olan iten yanmal motorun (YM) boyutu klmektedir,

Ana enerji kayna sabit yklerde almakta, bu sayede optimizasyonsalanaraktermalverimenstseviyeye kmaktadr,

iYM'lar belli artlarda ve durularda depolama ekipmann arj durumuna bal olarak kapatabilmektedir,

Dier tip enerji kaynaklarndadevreye girmeve kma esnasnda oluacakenerji ihtiyac veya fazlas enerji depolama sistemi tarafndan seviyelendirilmektedir.

11.

Yakt pili teknolojisinin aralarda uygulanmas, gelecekte birincil enerji kaynaklarnn fosil yaktlardan alternatif yaktlara doru deiimi ile hzlanacaktr.Ancak mevcut altyap ve alkanlklar erevesinde yakt pilin aralara gei 2010'lu yllara dein dk bir ivme ile seyredecektir. reticilerinbeklentilerinoktazerinde birlemektedir

12.

Yakt:

2010a kadar sktrlm hidrojen

2010-2020 alternatif yaktlar/bor hidrrler

2020 ve devam depolanm hidrojen

Yakt pili tipi:

2020ye kadar proton elektrolit membranl yakt pili ( PEMYP)

2020 sonras belki kat oksitli yakt pili ( KOYP)

Ara yaps ve kullanclar:

2015e deyin yardmc enerji kaynanda kullanlan yakta kolay ulaabilecek filolarda

2015 ve sonras tm snflarda birincil enerji kayna

13. Konvansiyonel aralar ile elektrikli ara tipleri arasnda, ayn artlarda verim ve emisyonlar asndan farklar incelendiinde zetle u sonulara ulalmaktadr.

Benzinli konvansiyonel ara ( 100 kmde 8.4 lt ortalama yakt tketimi)

• Verim: % 28

• Sera gaz ve eitli kitleciler yksek, menzil yakt deposunun kapasitesine oranla deimektedir.

Tm elektrikli ara:

• Verim: % 32

• Sera gazlar ve kirleticiler elektrik santralleri tarafndan retilmekte menzil snrl/dk ve arj sistemlerine bamlla sahiptir.

14.

Hibrit elektrikli ara:

• Verim % 41

• Konvansiyonel araca gre sera gazlar ve kirleticiler % 55 ve yakt tketimi % 30 orannda daha dk ve menzil ayndr.

Yakt pilli ara:

• Verim % 43 ( 10 yl ierisinde % 48 )

• Konvansiyonel araca gre sera gazlar ve kirleticiler % 90 ve yakt tketimi % 40 orannda da dk ve menzil ayndr.

15.

Fosil kkenli yaktlarn azalmas ve evresel beklentilerin artmas ile nmzdeki 10 yl otomobil kavramnda ve sanayisinde yeni tanmlar ile birlikte yeni oyuncular yerlerini alacaktr.

16. ELEKTRKL ARA TEKNOLOJSNN GELM 17. Giri

Gelimi ve gelimekte olan lkelerdeki ulam younluunun artmas nedeniyle evre kirlilii ortaya kmtr. YM'lardan kan emisyonlar (azot oksitler-NOx, karbon monoksit -CO, kk partikller, uucu organik bileikler vb.) blgesel ve hatta global llerde evreye nemli zararlar vermektedir.Bykehirlerinbir ounda trafik emisyonlarndan kaynaklanan azot oksit ve karbon monoksit oranlar istenilenstandartlarnzerindedir.Almanya'daveAmerika'da yaplm olan aratrmalardanhavadakikk partikllerininsan sal zerinde olumsuz etkilerinin olduu grlmtr.

18.

YM'larn her tr(dizel,benzinli,LPG'livb,)yksekmiktardapartiklaa karmaktadr.zellikledizelmotorlarnbenzinliyadaLPG'li motorlara gre daha fazla partikl aa kard gzlemlenmitir. Bu sebeple ehirlerdeki bu kk partikllerin olumasnn en nemli sebebinin trafik olduu dnlmektedir. Katalitik dntrclerin kullanlmasileemisyonlarazalmakta,ancaktrafiinartmas nedeniyleemisyonkonsantrasyonlarnnartmayadevamettii saptanmtr.

19.

Artan ara saysna bal olarak, atmosferde kirletici emisyonlarn ve karbon dioksit gaz miktarnn hzla artmas, dolaysyla sera etkisinin olumas ve klim deiiklii sorunlar alternatif yaktlarn kullanlmasn gndeme getirmitir. Avrupa'nn ve Dnyann dier lkelerinde her geen yl ulam younluunun artmas ve aa kan emisyon miktarlarnn da buna paralel olarak artmas alternatif yaktlarn kullanmnn etkisini snrlamaktadr.

20.

Ayrca mevcut sistemler ve altyap olanaklarnn getirdii kstlamalar nedeni ile fosil yaktlardan alternatif yaktlara geilmesi beklenen hzda gelimemektedir. Bunlar retim potansiyelleri, retim tekniklin, datm, pazarlama ve motor uyumudur. rnein evre asndan kirletici emisyon aa karmayan hidrojenin istenen saflkta eldesi ve depolama sistemleri zor ve pahal teknikler gerektirmektedir. Tm bu problemleri gidermek iin uygun alternatif yaktlar ve/veya daha verimli alternatif aralarn gelitirilmesi gndeme gelmitir.

21.

Bu sebepten elektrikli ve hibrid elektrikli aralara ilgi tekrar artmaya balamtr. Esasnda otomobillerin tahriki iin kullanlan elektrik enerjisi ve elektrikli ara teknolojisi yaklak 1800'l yllardan ve otomobilin icadndan beri mevcuttur. Fakat 1900'lerin balarnda iten yanmal motorlar (YM), arlk g orannn dk olmas ve yakt in kullanlan petroln enerji younluunun yksek olmas nedeniyle daha fazla ilgi grmekteydi. Elektrikli tahrik birok adan stn olmasna ramen bataryalarn enerji younluunun az olmas nedeniyle 1970'lere dein geri planda kalmtr. Ancak 1970'teki petrol krizi petrol fiyatnn ve yakta bamlln artmasyla birlikteteknoloji araylar ile elektrikli aralar (EA) yeniden gndeme gelmitir.

22.

Bu amala 1997 ylnda Japonya'da Toyota firmasnn Prius modeli ile gerek anlamda ilk kez modernhibridelektrikli ara gelitirilerek pazara sunulmutur. Bundan 2 yl sonra Amerika'da Honda Insight retilmi ve bunu Honda Civic hibrid elektrikli arac takip etmitir.EAlarla lgili deiik tahrik teknolojisi vardr. Bunlar bataryal elektrikli ara (tm-elektrikli),birden fazlatahrik gcnesahip ( rnein elektrik motoruveYM)HEA'larvebataryalyada bataryasz yakt pilli aralardr.

23. Tm Elektrikli Aralarn Avantajlar.

Tm - elektrikli aralarda (tm-EA) tekerlek elektrik motoru tarafndan tahrik edilmektedir. Elektrikli arata yksek miktarda itme kuvvetinin salanabilmesi iingerektiindebirdenfazlaelektrik Motoru kullanlabildii eitli uygulamalardan grlmektedir. Elektrik motoruna salanan g ise enerji depolama sistemlerinden elde edilen elektrik enerjisinden salanmaktadr. Burada gcn elde edilebilmesi iin gerekli olan enerji yaktn yanmasyla deil enerji depolama sistemi olan bataryalardan elde edildiinden tm-EA'larda benzin, dizel ya da yanabilen dier yaktlar kullanlmamaktadr.

24.

Bu nedenle tm-EA'larda hi yakt tketilmedii iin emisyon aa kmaz ve bu aralar "sfr emisyonlu aralar" olarak adlandrlmtr. Tatta bulunan bataryalarn arj edilmesi iin gerekli elektriin retilmesinde az miktarda emisyon aa ksa bile tm-EA'larda tm yakt evrimi boyunca konvansiyonel tatlara gre daha az seviyede toksik ve ozon tabakasna zarar verici emisyonlarn aa kt grlmektedir

25.

Tm-EA'larda YM olmad ve elektrik motoru olduu iin bu aralar sesiz almaktadr. Rejeneratif frenleme sayesinde daha uzun fren mr vardr ve kinetik enerji geri kazanlarak elektrik motoru generatr gibi kullanlarak kinetik enerji elektrik enerjisine dntrlmekte ve bataryalar besleyerek arj etmektedir. Yakt maliyeti de dahil olmak zere bakm maliyeti konvansiyonel aralara gre ok daha dktr. Hareketli elemanlar fazla olmad iin bunlarn ayarna ya da ya deiikliine gerek yoktur

26. Tm-ElektrikliAralarn Dezavantajlar 27. Elektrikli Ara Maliyeti

Tm-EAretimindekiyksekmaliyetelektrikliarapazarnn gelimesini snrlamaktadr. Bu aralarn pazarda geni bir ekilde yaylmasn engelleyen en nemli etken satn alma maliyetinin ok yksek olmasdr. rnein General Motors'un EV1 modeli 33.995 $ iken benzinli Chevrolet Cavalier 13.670 $'e satlmaktayd. Fakat tm EA'larnyaktmaliyetikonvansiyonelaralaragreokdaha dktr. rnek olarak kk bir konvansiyonel aracn yakt maliyeti yllk ortalama 690 $ iken tm-EA'larn ok daha dk olup 390 $ 480 $ arasndadr. Tm-EA'larn yakt maliyet dk olduundan petrolfiyatlarnnartmasylabuaralarnnplanakmas beklenmektedir.

28.

Ancak tm-EA maliyetinin nemli bir ksmn oluturan bataryalar gibi henz gelitirilme aamasnda olan kritik paralarn mevcut durum da 3-5 yl ierisinde yenilenmesi kullanm maliyetinin arttrmaktadr.

EA'larn yaygnlap pazar potansiyelinin artmas iin elektrikli ara sat maliyetinin azaltlmas gerekmektedir. ABD Enerji Bakanl (U.S Energy Department) Mays, 1995 ve ABD Genel Muhasebe brosu (U.S General Accounting Office) ise Aralk, 1994'den itibaren tm-EA'larn hem sat hem de yaam-dngs maliyetlerinin azaltlmas zerinde almaya balamlardr. Otomobil reticileri yemi tasarmlar yaparak ara maliyetini azaltmaya almaktadrlar, bununla birlikte elektrikli ara teknolojisi ile batarya teknolojisi gelimekte ve bu nedenle taleplerin artmayabalayaca dnlmektedir.

29.

Maliyeti azaltmann bir dier yolu ise hkmet ve endstri destekli teviklerin arttrlmas ynndedir. Bylelikle ara maliyetinin yannda kullanm maliyeti de azalacaktr.

Elektrikli ara teknolojisi gelitike talebin artaca ve maliyetin decei aktr. Bu durum tm-EA'larn tketiciler tarafndan kabuln hzlandracaktr.

30. Servis istasyonlar

EAlarpiyasada sata sunulduu zaman konvansiyonel aralarda olduu gibi bakm ve onarm iin gerekli servis istasyonlar olmaldr,nemli sayda elektrikli ara pazarda olduu zaman ara reticileri tketicinin isteklerine cevap verebilecek kadar eitimli teknik personel bulundurmal ve arata herhangi bir problem olduu zaman aracna gerekli bakmn ve onarmn yaptrabileceiservislereihtiya duyulmaktadr.

31. Ara menzili ve batarya teknolojisi

Tm-EAlarnyaylmasnengelleyenbir

dieretkende ara performansdrtatlarda tahrik salayan bataryalar olduka ardr ve tatn menzili snrldr. Konvansiyonel yolcu arac depoyu yaktla doldurduktan sonra yaklak 500-600 kilometre yol alrken tm-EA'lar arj edildikten sonra ok daha az yol alabilmektedirler. Tm dnyada ileri kurun-asit bataryalarn gelitirilmesi konusunda youn almalar yaplmaktadr. Bu almalardaki temel ama bataryalarn enerji younluunu arttrarak tm-EA'larn menzilini arttrmaktr.

32.

Elektrikli aracn geliimine bir dier engel olarak konvansiyonel bir aracn deposunun doldurulmasnn birka dakika almasna karn, bir tm-EA' tamamen arj etmenin yaklak 5-8 saatlik zaman gerektirmesidir. Baz yksek hzl arj cihazlar, arac 3-4 saatte arj edebilmektedir. Fakat bu arj cihazlar bataryalarn mrn ksaltmaktadr.

33. Hibrid Elektrikli Aralarn Avantajlar

Tm-EA'larn baz dezavantajlarn gidermek amacyla hibrid elektrikli aralar (HEA) gelitirilmitir. Tm-EA'lara YM eklenerek aracn menzili ve gcnn arttrlmas iin HEA'lar gelitirilmitir. HEA'lar, konvansiyonel araca nazaran kirletici emisyonlar azaltmakta ve yakt verimini arttrmaktadr. HEA'lar birden fazla g kaynana sahip aralar olarak da adlandrlr. HEA'lar iki ya da daha fazla enerji dnm teknolojilerini (YM, yakt pilleri, generatrler ya da elektrik motorlar) bir veya daha fazla enerji depolama teknolojileri (batarya, sperkapasitrler yada volan) ile birletirmektedir

34.

HEA'larn gelitirilmesinin temel nedenlerinden biri de tm-EA'larnarj problemi ve snrl menzile sahip olulardr. ou HEA'lar enerji kayna olarak YM (2 yada 4 zamanl otto yada dizel motorlun) stirling motoru,gaz trbini ya daelektrokimyasalbatarya kullanmaktadr. G reten elemanlar elektrik enerjisini depolayan elemanlarla deiik ekillerde birletirilmektedir. Bu ekilde birok deiik hibrid elektrikli ara tasarmlar gelitirilmektedir. HEA verimi veemisyonuzelliklealt sistemlerinkombinasyonunavebu alt sistemlerin tm sisteme nasl entegre olduuna baldr.

35. HEA'larnkonvansiyonelaralaragrebazstnlkleri

Rejeneratif frenleme yetenei enerji kaybn en aza indirir ve tat durduunda yada yavaladnda kullanlan enerjiyi geri kazandrarak bataryalar besler.

YM'lar pik yk deil ortalama yk karlayacak ekilde boyutlandrldndan motorun arl azalmaktadr.

Yakt verimi byk lde artmaktadr.

Emisyonlar nemli oranda azalmaktadr.

HEA'lar alternatif yaktlarla da alt iin fosil yaktlara ok fazla baml deildirler.

36.

HEAlarn yukardaki avantajlara ek olarak baz ek avantajlar daha vardr AradurduundaYMalmazvetitreimveyamotor grlts olumaz. HEA'larn bota alma kayplar yok denecek kadar dktr. Son 15ylierisindedeiiktipteprototipolarakbirokHEA retilmitir.

37. Hibrid Elektrikli Aralarn Dezavantajlar

HEAlar genel olarak seri ve paralel olmak zere iki konfigrasyona ayrlrlar. Seri hibrid sistemdetekerlere tahrik gcn salayan bir elektrik motoru vardr .YMgeneratrebaldrveelektrikenerjisinin oluturulmasn salayarak bataryalarda enerji depolanmasna katkda bulunur.Bataryalarda depo edilen elektrik enerjisi ise elektrik motoruna verilir ve tahrik tekerlerine gerekli olan g iletilir. YM ve tekerler arasnda mekanik bir g iletimi mevcut deildir.

38.

Paralel hibrid sistemde ise tki iin gerekli olan g, birden fazla enerji kaynandan salanr. YM transmisyon aracl ile tekerlere dorudan g iletir.

Bunun yannda bataryalarda depo edilen elektrik enerjisi ise elektrik motoru yolu ile tekerlere iletilir.

39. Seri sistemin dezavantajlar:

Bu sistemde YM, generatr ve elektrik motoru olmak zere tahrik ekipmanna ihtiya duyulur:

Elektrik motoru gerekli olan azami gc karlayacak sekide, zellikle yksek eimler iin tasarlanr. Fakat ara ounlukla azami gcn altnda almaktadr.

Tahrikekipmanlar,bataryakapasitesininbirinciseviyede dikkatealnarakmenzilveperformansiinazamigc karlayacak ekilde boyutlandrlr.

G sistemi ar ve maliyeti daha yksektir

40. Paralel hibrid sistemin dezavantajlar :

Gerekli olan g iki farkl kaynaktan saland iin burada enerji ynetimi nem arz eder.

YM ve motordan gelen gcn tahrik tekerlerine dzgn olarak iletilebilmesiiinkarmakmekanikelemanlaraihtiya duyulur.

Sessiz alma modu salamamaktadr.

41. Yakt Pilli Aralarn Avantajlar ve Dezavantajlar

Yakt pilleri yaktn kimyasal enerjisini direkt olarak elektrik enerjisine dntren cihazlardr. Konvansiyonel teknolojilere gre daha yksek verim ve nemli miktarda dk emisyona retirler. Ayrca daha sessizalrlar vemodlerbir yapdadrlar.Sonyllardaeitli prototipuygulamalarndakullanlmayabalanmtr.Daha uzun dnemlerde yakt pillerinin zellikle ara uygulamalarnda daha da yaygn olarak kullanlabilecei ngrlmektedir.

Bir yakt pili bileenleri ve karakteristikleri bataryaya benzese de baz alardan bataryadan farkldr. Yakt pili enerji dnm cihazdr ve bu enerji dntrme ilemi elektrotlara yakt ve oksitleyici saland srece devam edebilmektedir.

42. Yakt Pilli Aralarn Avantajlar

EAlardaenerjikaynaolaraksadecebataryalarnkullanlmas durumunda ara menzili depolanm enerji miktar ile snrldr. Yakt pillerinin kullanm, EA'lar menzil asndan konvansiyonel aralar ile rekabet edebilir duruma getirecektir.

Yakt pilli aralarn menzili konvansiyonel aralarda olduu gibi, yakt tanknda depolanan yakt miktarna baldr. G/enerji retim modl olarak yakt pilinin bykl arata ihtiya duyulan g kapasitesinearacn menzili ile ilikili deildir.

43.

Yaktn elektrikenerjisinedirektolarakdntrldyakt pillerinde teorik verimkarnotverimiilesnrldeildir.Yakt ilemedeki slkayplargznnealndnda,yaktpillerinin verimlerinin %60-70 seviyesine ulamaktadr. Enerji retiminde hibir dner parann kullanlmamas,tamamensessizbir alma salamaktadr. EAlarda yakt pillerinin kullanlmasnn salayaca temel avantajlar aada listelenmitir:

44.

Normal ve ksmi yklerde yksek alma verimi,

Direkt enerji dnm,

Dk emisyon deerleri(CO,SO2,NOx),

Dk bakm tutum maliyeti,

Dk grlt seviyesidir.

45.

Yakt pili teknolojisi sayesinde dk emisyonlu aralarn retimi, evre kirliliine nemli bir zm salayacaktr. Dnyada olgunlamakta olan yakt pili teknolojisi zerine yaplan aratrmalar, hem askeri hem de sivil alanda younluk kazanmtr.

46. Yakt Pilli Aralarn Dezavantajlar

zellikle sfr emisyon ve yksek verim gibi nemli avantajlarn yannda seri retime geme ncesinde bir takm teknik ve ekonomik sorunlarn almas gerekmektedir. Otomotiv ve enerji sektrndeki yatrmlar ile geliimini srdren yakt pilli teknolojisinde, maliyet etkin zmler henz retilememi durumdadr. Genel olarak, retim, isletme ve altyap maliyetlerinin drlmesi (zellikle katalizrler), elektriksel stabilize, yakt sistemleri, gvenirlilik, bakim, hidrojen depolama sistemi ve gvenlik teknolojiler gelitirilmeye ak alanlar olarak tanmlanmaktadr.

47. 48. 49. TEKNOLOJDEK VE PAZARDAK GELMELER

lk EA modeli 1835 ylnda profesr straitingh tarafndan Hollandada yaplmtr. 1834-1836 yllar arasnda Thomas Davenport tarafndan ABDde elektrikli yol aracnn gelitirildii ve uygulamasnn yapld raporlanmtr. Bu ara tekerlekli olmakla beraber arj edilmeyen bataryalarla tahrik edilmitir. 4 yl sonra Robert Davidson arj edilemeyen batarya ile tahrik edilen elektrikli lokomotifi gelitirmitir.1859 ylndan sonra kurun-asit bataryalar gelitirilmi ve kullanlmaya balanmtr.

50.

1882 ylnda ngilterede Prof. William Ayrton ve John Perry elektrik tahrikli 3 adet tekerlekli aracn uygulamasn yapmtr. Bu aralarn her birinde 10 tane kurun-asit batarya kullanlmtr. Aracn menzili araziye bal olarak 16-20 km arasnda olup azami hz ise 14km/h tir. Bundan 3 yl sonra Carl Benz YM ile 3 tekerlekli arac gelitirmitir.

51.

19. yzyln son dnemlerine doru Amerika,ngiltere ve Fransada birok irket elektrikli ara retmeye balamtr. Bu reticilerden en nemlisi Morris ve Salomonun sahibi olduu Electric Carriage and Wagon Campany adl irkettir.Morris ve Salomon 1895 ylnda iki oturma koltuu olan Electrobats isimli elektrikli arac gelitirmilerdir

52. Morris ve Salomon'un Electrobats elektrikli arac 53.

EA'larla ilgili bu gelimeler olurken, YM'larda hzla gelimeye balamtr. 1900 ylnda Amerika'da retilen aralarn 1684 tanesi buhar tahrikli, 1575 tanesinin elektrik tahrikli ve 963 tanesinin de YM'lu olduu belirtilmektedir. Amerika'da bu gelimeler devam ederken, 1897 ylnda ngiltere'de "Londra Elektrikli Taksi irketi (London Electrical Cab Company) tarafndan 15 tane taksi kullanma alnmtr.

54. 55.

1900 1912 aras dnemde menzil ve performans arttrma dncesi olumaya balamt. Bu amala 1900 ylnda French Electroautomobile ve 1903 ylnda Krieger elektrikli-benzinli aralar gelitirmitir. Bu arata elektrik motor, benzinli motor ile birlikte kullanlm ve ilk defa hibrid konfigrasyonu denenmitir.

Bu dnemlerde Ferdinand Prosche ilk deneysel hibrid elektrikli aracn tasarmn yapmtr. Mixt Wagen olarak adlandrlan bu arata yardmc bir benzinli motor kullanlmtr. YM bataryalar arj eden generatr tahrik etmektedir ve daha sonra elektrik motorunu dndrmektedir.

56.

1916 ylnda Woods hibrid elektrikli ara retilmitir. Bu arata 4 silindirli kk benzinli motor direkt olarak elektrik motoru/generatr grubuna ve daha sonra konvansiyonel itici aftyla n tahrik aksna balanmtr. Bu dzenleme ile paralel hibrid elektrikli ara] gelitirilmitir.

1920'lerinbanda ise hemen tm elektrikli ara reticileriYM kullanarak retimlerini srdrmlerdir. 1920'lerin ortasndan itibaren 1960 yllara dek YM'lu aralar tm dnyada tamamen stnlk| kurmutur.

57.

19601 yllarda EA'lara duyulan ilgi yeniden artmaya balamtr. YM'lardan kaynaklanan hava kirlilii bu aralarn retimine gei dncesini oluturmu ve baz kk reticiler hava kirliliine kar EA'larnretiminegemitir.retilenouelektrikliaralar, konvansiyonelaralarnelektriklihaledntrlmeklidir, rnein 1960'da lllinois'deki Eureka Williams irketi 4 kapl Renault Dauphine'i elektrikli versiyona dntrmtr.

YM'lu aralar elektrikli versiyona dntren baz nemli otomotiv firmalar, bu dnemlerde elektrikli arac batan sona tasarlamak zere harekete gemitir. Buna bir rnek, ngiltere'deki Ford Motor firmasdr.1966 ylnda bu firma aadaki gereksinimleri yerini getirebilecek bir elektrikli aracn tasarlanmak zere ie koyulmutur

58. En dk kirlilik, Kolay alma, Dk ilk satn alma ve kullanm maliyeti, En dk yol ve park alan kaplayacak kadar kk olmasdr. 59.

1967 ylnda ilk prototip yaplm ve Comuta ad verilmitir. Buekil 3'de gsterilmitir.

Comuta her biri n tekeri tahrik eden 2 tane DC motoruna sahiptir. Her motor 18 kg arlnda ve

14 cm apndadr. Motorun titre kontrol eden bir sistem gelitirilmitir. Aracn gc, toplam arl 170 kg olan 4 adet kurun-asit bataryasndan salanmaktadr. Ara 40

km/saat hz ile 64 km menzile sahip olup;

azami hz 64 km/saattir.

60. Ford Comuta elektrikli ara 61.

1968 ylnda General Electric GE Delta aracnn uygulamasn ortaya karmtr. Bu aracn menzili 64 km, azami hz da 89 km/saattir. Bu arata nikel-demir bataryalar kullanlmtr.AynylFordnikel-kadmiyum bataryalar kullanarak deneysel E-Car aracnn prototipini yapmtr. Bu dnemde, AC tahrikindeki ok nemli gelime olmad takdirde kabul edilebilir menzil ve performansa sahip EA'larn retiminin zor olduu grlmtr.

1970'lerin ortalarna doru petrol krizi ile birlikte bata Amerika, ngiltere, Fransa, Almanya, talya ve Japonya gibi bir ok lke, elektrikli ara aratrmalarna tekrar hz vermilerdir. Amerika'daki baz kk firmalar konvansiyonel aralar elektrikli hale dntrme abalarna girmitir.

62.

Avrupa'da 1970'li yllar ok aktif bir dnemdir. 1973'de Electricite de France 80 tane konvansiyonel arac elektrik tahrikli hale dntrmtr. Almanya'da Daimler - Benz ve Volkswagen ise deneysel EA'lar yapmlardr. 1975 ylnda talya'da Fiat X1/23 B isimli deneysel bir prototip gelitirmitir. Bu ara 2 kiilik olup kurun-asit bataryalar iermekte ve DC elektrik motoru tarafndan tahrik edilmektedir. Menzili 48 km ve azami hz 64 km/saatin altndadr.

Japonya'da 1970'li yllar boyunca Daihatsu, Toyota, Mazda ve Mitsubishi birlikte prototip EA'lar zerinealmlardr. Bu alma iin Japonya hkmeti 1971-1976 yllar arasnda 20 milyon dolarlk destek salanmtr.

63.

lk aralarda kurun-asit bataryalaryla birlikti DC tahriki kullanmtr ve 1980'lerden itibaren AC tahrikinin kullanlmaya baland grlmektedir.

1980'li yllarda hkmetler EA'larn evresel avantajlar nedeniyle hu aralara kar ilgi duymaya ve elektrikli ara programlar iin resmi kaynaklardan parasal destek vermeye balamlardr. Bylece 1980 yllarn ortalarnda ABD Enerji bakanlnn sponsorluu ile Ford/GE tarafndan ETX-1 aracnn gelitirilmesi salanmtr. Bu arata ileri AC tahrik sistemi kullanlmtr. 200 V'luk kurun-asit bataryalar 300A AC g reten Darlington transistor bazl evirici ile birlikte 37 kw'lk 2 kutuplu indksiyon motorunu tahrik etmek iin kullanlmtr.

64.

1988 ylnda Ford ve GE birlikte ETX-1 isimli aracn AC tahrikli sistemini gelitirmi ve sodyum-slfr bataryalar kullanmlardr, temel olarak Ford Aratrma Laboratuarlarnda gelitirilen evirici, senkron kalc manyetik motoru srmektedir. Bu motor, 2 kademeli entegre dili kutusu ile, tatn n aksna monte edilmitir. 160 km menziline sahip ve 96 km/saat hz olan ve sodyum-slfr bataryalar da ieren 2 tane ETX-2 prototipi retilmitir. Bu 2 ara 1988 yl Aralk aynda ABD Enerji bakanlna teslim edilmitir

65.

Fransada1988 ylnda 500 kadar elektrikli ara deneysel olarak kullanlmtr. Bu aralarn ou Peugeot 205 ya da Citroen C15 modellerinin dnmleridir.Almanya'da1970'lerinsonlarndaki deneyselaralardahagelitirilmitirve1988ylndaGESCity Stromer isimli aracn dnm gerekletirilmitir. Tat, o dnemin AvrupaGvenlik Standartlarn karlayacak ekilde tasarlanmtr.

Ayn dnemde talya'da Fiat Panda Elettra modelinin dnm olan elektrikli arac gelitirmitir.1988de Japonya'da DC tahriki AC'nin yerini alm hemkurun-asit hem de nikel-demir bataryalar ile senkron ve indksiyon tahrik motorlar kullanlmtr.

66. EAlarn tarihesindeki dnm noktalar:

1800Volta primer hcre ve bataryay gelitirdi.

1821 Faraday elektrik motorunun temel prensibini ortaya koydu.

1834 Davenport primer bataryal ilk elektrikli yol aracnn uygulamasn yapt.

1859 Plante sekonder hcre ve bataryay gelitirdi.

1869 Gramme 1 BG' den daha fazla ilk DC elektrik motorunu yapt

1881 Trouve sekonder bataryal ilk elektrikli arac yapt.

67.

1885 Benz ilk YM'lu aracn uygulamasn gerekletirdi.

1899 Jenatzy 105.9 km/saat ile dnya hz rekorunu krm ve bu rekoru 3 yl elinde tutmutur.

1900 Eit saydakibuharl,elektriklivebenzinliaralar birbirleriyle yart.

1900-12 EA'larn altn dnemi yaand.

1921-60 Benzin motorlu aralar tamamen yaygnlamaya EA'lar ise yok olmaya balad.

68.

1960-90 EA'larokazsaydadaolsatekrargrnmeye baland.

1990 Yeni batarya teknolojileri ile artan sayda elektrikli ara grlmeye balad.

69.

1990 ylndan sonra birok ara reticisi

elektrikli ara gelitirmeye balamtr. Hali hazrda bulunan baz EA'lara rnek olarak GM EV1, Ford Think City, Toyota RAV4, Nissan Hipermini ve Peugeot 106 Electric gsterilebilir. Bunlarla birlikte prototip ve deneysel amal retilmi birok elektrikli ara daha bulunmaktadr. Bu aralarn ou AC indksiyon motor veya srekli mknatsl (SM) senkron motor kullanmlardr.

70.

1990'larda byk ara reticileri EA'larn gelimesi iin batarya teknolojisinin de gelimesi gerektiini

belirtmekte, bu amala da tm-EA'larn batarya ve menzil kstlarn gidermek iin hibrid elektrikli ara gelitirme almalar balatlmtr. zellikle Japon endstrisi Toyota Prius, Honda Insight ve Nissan

Tino, modellerini gelitirmitir.

71. retim Hattndaki Tm ElektrikliAralar 72. The General Motors EV1 73.

EV1 ilk olarak 1990 ylnda Ocak aynda Los Angeles autoshow otomobil mobilFuarnda sergilenmitir ve ABD'de1996ylnda pazara sunulmutur. EV1, ehir ii kullanm iin tasarlanmtr. ki kiilik bu araift hava yast, CD alar, anti-lock frenleme sistemine sahiptir. (ekil4).GMEV1,530kgarlnda ve16.2 kWhdepolama zelliine sahipVRLA(Valfregulatedleadacid)bataryalar ile donatlmtr.

74.

Bataryalarn araca toplam 145 km menzil salayabildii ve 450 derin dearj evrimine sahip olduu ifade edilmektedir.1998 ylnda GMbir bakaopsiyonolaraknikel-metal hidrr (NMH) bataryalar kullanmtr.

Bu ileri batarya sisteminin ayn arlk ve boyuttaki VLRA bataryalarna kyasla 2 kat daha fazla enerji depo ettii belirtilmektedir.

75.

Gelitirme testleri ve deneyler boyunca EV1in 600 km menzile kadar kabildii ifade edilmektedir. NiMH bataryalar VLRA bataryalarndan 4 kat daha pahal olmasna ramen 4 kat daha uzun mre sahiptirler. Tahrik sistemi iin kullanlan3 fazl AC asenkron motor, tekerleklere 102 kw g verebilmektedir. Elektrik motoru ayn zamanda frenleme esnasnda bataryalarnrejeneratif olarak arj iin generatr gibi grev yapmaktadr.

76.

Batarya ve motor sistemi, ayn zamanda batarya arjn kontrol eden elektronik modl ile kontroledilebilmektedir. Bataryalar312-Vcivarndadr. EV1 konvansiyonel aralara gre retim amal gelitirilmi ilk elektrikli ara olmasyanndaaynzamandaEA'larndanormal retim yntemlerine gre retildiini gstermektedir. 2000 yl nisan aynda bu aracn retimi durdurulmutur.

77. General Motors EV1 elektrikli ara 78. Ford Think City

Ford Think City, Pivco Industries isimli bir Norveli irket tarafndan gelitirilen ve ehir iinde kullanma uygun 2 kiilik kk bir elektrikli aratr (ekil 5). Bu firma 1998 ylnda Ford Motor irketinin ynetimine gemitir. Think City elektrikli arac 1999 yl Kasm ayndan beri retimdedir. 1999 yl Aralk aynda da 120 ara siparii olmutur. Think City aracnn ABD versiyonu hala gelitirilme aamasndadr.

79.

Bu arata 3 fazl AC asenkron motor kullanlmtr ve gc 27 kW civarndadr O'dan 50 km/saate toplam 7 saniyede ulaabilmektedir ve azami hz 90 km/saattir. G nikel-kadmiyum bataryalardan elde edilmektedir.

80. Ford Think City elektrikli ara 81. Nissan Hypermini

Nissan Hypermini birok ynden Think City'ye benzemektedir (ekil 6). Bu ara yine 2 kiilik kompakt bir ehir ii ulam aracdr. Bu arata 24 kW g reten azami torku 130 Nm ve azami hz 6700 d/d olan ,SM senkron motor kullanlmaktadr. Motor arka tekerlekleri tahrik etmektedir.Aracndktitreimvegrltileiyiivmelenme kabiliyetine sahip olduu ifade edilmektedir. Motor, 90 Wh/kg enerji younluuna ve 15 kWh enerji depolama kapasitesine sahip lityum-iyon bataryalardan g almaktadr.

82.

Bu batarya normal kurun asit bataryalaragreenerjidepolamadakatve

nikel-kadmiyum bataryalara gre de iki kat daha yksek enerji younluuna sahiptir.

83. Nissan Hypermini elektrikli ara 84. Toyota RAV 4 EV

Toyota RAV 4 EV yukardaki aralar arasnda hem grnt hem de konfor asndan konvansiyonel aralara en yakn olan aratr (ekil 7). RAV 4 EV Japonya'da 1996 ylnn Eyll aynda 45 000 ABD Dolar civarnda bir fiyatla otomotiv pazarnda yerini almtr. Bu arata tahrik SM senkron motordan salanmaktadr ve 2 kademeli dili kutusu bulunmaktadr.

85.

Arata, 450 kg arlnda ve 27 kWh enerji depolama kapasitesine sahip nikel-metal hidrr bataryalar kullanlmtr. Aracn ABD kombine test evrimine gre arj edildii zaman 200 km menzile ulat ifade edilmektedir. Bu motorun azami gcnn 50 kw, azami torkunun 190 Nm ve aracn azami hznn 125 km/saat olduu ifade edilmektedir.

86. Toyota RAV 4 elektrikli ara 87. Prototip ve Deneysel Tm-Elektrikli Aralar

Tablo 3 de retilmi baz tm-EA'lar ve Tablo 4 ve 5'de ise prototip amal gelitirilmi tm-EA'lar listelenmitir.Buaralardabirok fakl teknolojisikullanlmtr.Kurunasitbataryalarn maliyeti dkolmasnaramensadecebiraratayerald grlmektedir. Dier batarya tiplerinden nikel-kadmiyum tip bataryalar 5 arata, NMH bataryalar 3 arata ve lityum-iyon bataryalar ise bir arata yer ald grlmektedir.Bearataise(GM,BMWve Daimler Chrysler'inrettii)sodyum-nikelklorrteknolojisi kullanlmtr.

88. retim hattndaki tm-elektrikli aralar 89. 90. 91. retim Hattndaki Hibrid Elektrikli Aralar 92. Honda Insight

Honda Insight 2 kiilik bir hibrid elektrikli ara olup; arata yksek verimli benzinli motor, elektrik motoru ve 5 kademeli kutusu kullanlmtr.Bu aracn O'dan 100 km/saat hza 12 saniyede ulat, azami hznn 160 km/saat ve AB kombine test evrimine gre yakt tketiminin 28 km/litre olduu ifade edilmektedir.YM hafif malzemeden yaplmtr ve dnyann en hafif motoru olduu ifade edilmektedir. Elektrik motoru olarak ince (60 mm) DC frasz motor kullanlmtr.

93.

Elektrik motoru direkt krank mili kna baldr ve gcn 20 kg arlnda ve 0,94 kWh enerji younluuna sahip NMH bataryalardan almaktadr. Bu batarya sadece rejeneratif frenleme ile arj olmaktadr. Aracn toplam gc, ivmelenme ve yoku kma esnasnda YM'nin gcne eklenen elektrik motorunun da desteile 50 kWdan 56 kW'a ve torku ise 4800 d/d'da 91 Nm'den 113 Nm'ye kmaktadr.

94. Honda Insight elektrikli ara 95. Honda Civic

Honda Civic Hibrid 2003 modelinde 4 silindirli 1339 ml benzinli YM kullanlmtr (ekil 9). YM'nin gc 5700 d/d da 85 BG'dir. YMinoktadan enjeksiyon sistemine sahip olup 8 supapldr. Yardmc nitesi olarak srekli mknatsl elektrik motoru kullanlmaktadr. motorun gc 4000 d/d'da 13.4 BG'dir. Enerji depolama sistemi olarak 144 hcreden oluan NiMH bataryalar kullanlmaktadr.

96. Honda Civic hibrid ara 97. Toyota Prius

5 kiilik Toyota Prius hibrid elektrikli aracnda benzinli motor elektrik motoru arasndaki g paylam Honda Insight'e gre dal eit ekilde olmaktadr. Bu paylam hibrid transmisyon sistemi ile salanabilmektedir. Planet dili sistemi kullanlarak g paylam salayan bir sistem vardr. YM mili planet dili taycsna baldr. Generatr tarafndan retilen elektrik enerjisi ya elektrik motoruna veya bataryann arj olabilmesi iin DC akmn retilmesi iin eviriciye ynlendirilir.

98.

Prius aracnda1.9kWhkapasitedeyksekperformanslNMH bataryalarkullanlmtr. Toyota zel hibrid sistemde kullanlmas amacyla 1.5 litre benzinli motor gelitirmitir. Bu motorda yksek sktrmaorannnsalanabilmesivebusayedeyksekyanma veriminin salanabilmesiamacylaokkkbiryanmaodas tr. Bu motor dk devirli olduu iin (azami 4000 d/d) l paralar daha hafif yaplabilmektedir.

99. Toyota Prius hibrid elektrikli ara 100. Prototip ve Deneysel Hibrid Elektrikli Aralar 101.

TOFA-FlAT Doblo

102.

TBTAK-MAMELT-1ElektrikliTatprojesinde,TOFATrk otomobil fabrikas retimi olan DOBLO marka tat hibrid elektrikli tata dntrlerek Trkiye'nin ilk hibrid elektrikli tat prototipi gelitirilmitir. Bu proje ile ilgili ara ve nemli oranda finansman destei TOFA A.. tarafndan salanmtr.

ELT-1 seri hibrid elektrikli tatta, bir elektrik motoru tekerlen tahrik etmektedir.(ekil11).ehir ii sr modun da,elektrik motoru sadecebataryalar tarafndan srlerek sessiz ve emisyonsuz bir sr imkan yaratmaktadr.

103.

Ayn zamanda, gnmz aralarnda frenleme srasnda kaybolan enerji, ELT-1hibrid elektrikli tattaki elektrikmotorununrejeneratif frenlemeyapmassayesinde ger kazanlarak aklerde depolanmaktadr. Bir baka nemli zellii c ehiriindekitrafikskklklarndabeklemeannda,elektrik motorunun almasna ihtiya duyulmamaktadr. Bu zellikler, tatta enerjitasarrufusalamaktavetatnverimliliini arttrmaktadr. Ayrca prototipe hibrid zelliini veren YM ve generatr, prototipi arjistasyonlarnabamlnortadankaldrmaktaveprototipi srekli kullanmna frsat sunmaktadr.

104. Tofa-Fiat Doblo Seri Hibrid Elektrikli Ara 105.

Teknik adan ncelendiinde ELT-1 seri hibrid tahrik sistemi konfigrasyonunda bir elektrikli aratr. ten yanmal benzinli bir motor ve generatr seti bataryalar ile birlikte elektrik motorunu altrmaktadr. Tasarm hedeflerinde ehir ii kullanm n plana alnan ELT-1, sessiz sr modunda kullanldnda yalnza bataryalar ile 120 km menzile sahiptir.Yaplan test srlerinde hedeflenen tasarm hz olan 96 km/saat azami hza ulalmtr.

106. Seri hibrid Tofa-Fiat Doblo arac (ELIT-1Projesi) 107. Prototip amal gelitirilmi yakt pilli elektrikli aralar 108.

Sekil devam 42 den

109. Yakt Pilli Aralar 110. Elektrikli Muharebe Aralar 111.

Dnyada gelienevresel duyarllk ve fosilkkenlikaynaklarn azalmasnnoluturduutalepdorultusundaelektrikliara teknolojisinde ve elektrikli sr tahrik sistemlerinde hzl gelimeler ortaya kmaktadr. Bu durum Sivil ara uygulamalarnn yannda muharebearakonusundayaplanalmalar hzlandrmtr.

Elektrikli muharebe aralarnn askeri alanda kullanm envanterinde bulunduklar ordulara byk avantajlar salayacaktr.Askeri alanda kullanmn sivil uygulamalaranazaranavantajlaraada zetlenmitir.

112.

Esneklik

Dk arlk/hacim

Yksek menzil

Optimum dizel performans

Sessizlik

Dk iz

Yksek ivmelenme

Frenlemede enerji kazanm

Dk maliyet.

Dk lojistik destek ihtiyac

G kayna modu

113.

Avrupa UzunVadeliSavunma birlii(EUCLID)program "ElektrikMhendislii"konulualmaalannda elektriklitatlarngelimesindebykroloynayacak"Enerji Depolama Sistemleri", "Yakt Pilleri" ve "Kara Tatlar Entegrasyonu projelerinde Trkiye adna Milli Savunma Bakanl AR-GE dairesi TBTAK Marmara Aratrma Merkezi grev almtr.

Kara Tatlar Entegrasyonu projesi, 24 ton arlnda konvansiyon birmuharebearacnnsavagcnnvehareketkabiliyetinin artrlmas amacyla, elektrikli hale dntrlmesiyle ilgili yeni 1 almadr. Projede kullanlacak ana sistemler, ayr projelerde tek u ele alnmakla birlikte, ara tasarmnda bir btn olarak incelenmii)

114.

Muharebearacvesivilarauygulamasndakullanlacak teknolojilerin gelimesine k tutmu nemli bir projedir. Bu projeyi lkeden (sve, Hollanda, talya, Finlandiya, Yunanistan ve Trkiye) 12 irket ve aratrma kurumlar katlmtr.

Bu projelere katlan lkeler, proje almalarnn paralelinde kendi milli aralarn gelitirebilmek iin ayr projeler balatmlar ve nemli admlar atarak ilk prototiplerini dnyaya sergilemilerdir.

115. WIESEL Hafif Zrhl Elektrikli Paletli Ara 116. SEP Lastik Paletli Hafifi Zrhl Piyade Arac 117.

Trkiye nin kresel rekabet gcnn arttrlmasn misyon edinen TBTAK Marmara AratrmaMerkezi, dier lkeler gibi alt projelerinparalelindekendilkesininilk prototiplerini yapabilecek aamaya gelmitir. Devamnda savunma sanayimizin nemli kuruluu olan FNSSsavunma sistemleri A.. ile TBTAK Marmara Aratrma Merkezi birlikte elektriklimuharebearacalmalarnabalamtr.Bu almalarda nmzdekiyllardapaletlivelastiktekerlekli muharebe aralarnnilkprototiplerininretimi hedeflenmekledir.

118. FNSS Muharebe Arac 119.

Elektrikli ara konsepti, deerlendirildiinde sivil ve askeri teknolojilerin kullanld farkl amalara sahip platformlara da zemin hazrlad grlmektedir.Gnmzde insansz kara arac olarak adlandrlanuygulamannnemlibiryerivardr.nsansz uygulamasna en arpc rnekler, emniyet birimlerinin kulland uzaktan kontroll aralardr. Bu aralarn gelimesi ve ilevler arttrlmaselektrikliaralardakullanlanelektrikteknolojik gelimesine baldr.

120. Prototip ve deneysel amal gelitirilmi yakt pilli elektrikli aralar (devam) 121. 122. ELEKTRKL ARA SSTEMLER

Elektrikli aralarda, ara ierisine yerletirilmi

enerji retim, datan ve tahrik sistem elemanlar birlikte almaktadr. Sistem ierisindeki elemanlarn birbirlerine balanma ekilleri, enerji akndaki tercihli ve farkllklarna gre tahrik sistem konfigrasyonlar tanmlanm. Elektrikli ara teknolojisinde kullanlan konfigrasyon ve tahrik balant ekilleri hakknda bilgi aada sunulmutur.

123. Tm-Elektrikli aralar

Tm-Elektrikli Aralar (tm-EA), depolanan ya da retilen tmgcelektrikolarakkullanmaktadr.Butiparalardaana kaynana ek olarak yardmc g kaynaklar da

bulunmaktadr.nce de bahsedildii gibi elektrik motorunun dnmesi iin gerekli olan elektriksel enerji bataryalardan elde edilmektedir.Bunun yarimi tm-EA'larda ana bataryaya ilave yardmc g kayna olarak ikili birbataryaveyasperkapasitrkullanlabilir.Buyardmc ( kaynaklar pik alma artlar altnda rnein bir yokuu trmanrken veya ivmelenirken ksa periyotlar iin yksek g salayabilmek iin) Yksek enerji younluu uzun sr menzili, yksek g younluu ise ivmelenme ya da yoku trmanma ihtiyacn karlayan dizayn parametreleridir.

124.

Bu durumun etkisi ncelikle yksek enerji, dk gyounluunasahipbataryatipleriiinnemlidir. rn alminyum-havabataryalar220Wh/kggibiyksekmyounluununyannda,30W/kggibidkgyounluuna sahiptirler. yi bir ivmelenme veya trmanma performans iin yksek gyounluunaihtiyaduyulmasdurumundayksek younluunasahipyardmcgkaynanagereksinim duyulmaktadr.

125.

Yksek bir ivmelenmeiinsonyllardaprototiptm-EA'larda ', kayna olarak sperkapasitrler de kullanlmaktadr. Mevcut sperkapasitrlerinenerjiyounluuyaklak15Wh/kg olmasna ramen g younluu 1kW/kg dr. Yrtlen almalarla

nmzdekiyllardabudeerin4kW/kgdeerine kmas hedeflenmektedir.

Tm-EA larnarjedilebilirbataryalarndadepolanmbulunan elektrik enerjisimotorkontrolrnegsalamaktadr.Motor kontrol gaz pedalnn pozisyonuna bal olarak elektrik motoruna gidecek gcn miktarn ayarlamaktadr.

126.

Tm-EA larkonvansiyonelaralaragredahaverimlidir.Bir bataryal elektrikli ara yaklak % 46 verimle almasna karn, konvansiyonel aralar %18-25 arasnda almaktadrlar. Bir baka deyile elektrikli ara bataryalarnn arj iin prizden ekilen enerjinin %46 s tekerleklerdekullanlabilir ie dntrlmektedir.Bunun tersi konvansiyonel aralarda yakt tanknda bulunan sv yaktn % 18-25 kadar tahrik tekerlerinde ie dntrlebilmektedir. Ancak bu durumda elektriin santrallerde retilmesi srasnda oluan kayplar dikkate alnmaldr.

127. Hibrid Elektrikli Aralar

Daha nceden de bahsedildii gibi HEA'lar birden fazla g sistemine sahip aralar olarak ifade edilebilmektedir. Uluslararas Elektrot Komisyonunun Teknik Komitesi (Elektrikli yol aralar) tarafndan verilen tanma gre hibrid elektrikli ara, enerjinin iki ya da daha enerji deposundan saland ve bu enerji depolarndan en tanesinin elektrik enerjisi verdii bir ara olarak ifade edilmitir genel ifadeye bal olarak, batarya-yakt pili, batarya-kapasitr batarya - batarya gibi bir ok eit hibrid elektrikli ara versiyonu vardr. Bununla beraber yukardaki ifade geni evrelerce tam olarak kabul grmemitir.

128.

Bir dier tanmlamada ise hibrid elektrikli daha ok hem YM'unun hem de elektrikli motorun kullanld olarak kabul edilmektedir. Bu nedenle daha kolay anlalabilmesi asndan bu kitaptabatarya+yakt pilli EA'lar ayr bir blmde incelenmitir.

Bir hibrid elektrikli ara enerji dnm sistemi, enerji depolama sistemi, g nitesi ve tat itici sistemden olumaktadr, depolama iin balca seenekler bataryalar, sperkapasitrler volanlardr. Bataryalar kullanlan en yaygn enerji depolamasistemiolmasna ramen, dier enerji depolama alanlarnda da aratrmalara devam etmektedir. Hibrid g nitesi olarak da otto motorlar, motorlar, gaz trbinleri ve yakt pilleri kullanlmaktadr. tici kuvvet seri hibrid sisteminde olduu gibi elektrik motorundan, ya da pilli hibriddeolduugibielektrikmotorunaekolarakYMdan salanabilmektedir. nk paralel hibrid sistemde YM, itici mekaniksel olarak tekerlere vermektedir.

129. Hibrid Elektrikli Ara 130. Hibrid elektrikli aracn alt elemanlar aada belirtilmi

YM

Transmisyon

Elektrik motoru

G elektronii

Yakt tank

Bataryalar

131. Seri Tahrik Sistemi (Seri Hibrid)

Bir seri HEA'da tekerleklere iletilen tahrik gc elektrik motorundan salanmaktadr. Burada elektrik motoru, tahrik amacyla elektrik gc mekanik gce dntrmektedir. Motor iin gerekli g elektrik enerjisini depolama aygtlarndan ya dahibrid nitesinden salanmaktadr. Hibrid g nitesi YM ve generali olumaktadr YM+generatrgrubuyaktnkimyasalenerjisini nce imci sonrasndaelektrikenerjisine dntrmektedir. retilen elektrik gc bataryadan gelen gle beraber elektronik kontrolrde birleir.

132.

Bu kontrolr daha sonra srcnn komutlarn tekerlek hz ve ana tahrik motorundaneldeedilen torkilekarlatrr veher enerji kaynandan ne kadar g kullanacan srcnn isteine gre belirler. Kontrolr ayn zamanda g elektroniini YM-generatr src fren yapmak istediinde rejeneratif mod iin aar kapatr ve gc bataryalararjedecekekildeynlendirir.Bylelikle generatrde retilmi olan elektrik enerjisi ayn zamanda bataryalar arj etmek iin de kullanlm olur. Ara alrken bataryalar hem YM generatr grubu tarafndan hem de rejeneratif frenleme ile arj edilmektedir.Aynzamandaarjcihazlarilezelliklegeceleri 5-8 saat iinde arj edilir.

133.

Kontrolr, lYM+generatr grubunu kullanarak bataryalar belirlenen dnglere gre belli limitler orannda arjl tutar. Batarya arj oran bu limitin altna derse, YM almaya balar. Benzer ekilde batarya st limiti aarsa, YM durur. Bununla birlikte baz seri aralarda, motora salanan elektrikselghembataryalardanhemde YM/generatrgrubundansalanmaktadr.Tekerlekleresadece elektrik motorlar bal olduu iin, YM yakt tketimini azaltacak ekilde optimum performansta almaktadr.

134.

Seri hibrid sistem, yaktpilliaracaenyaknelektrikliarakonfigrasyonudur. Ara bu sayede sadece bataryalarn kullanarak hareket edebilmektedir. Ayrca elektrik motorunun kendisi tekerlekler tahrik edebilmektedir.Buradakavramayadaokkademeli transmisyona gerekyoktur.zellikleelektrikmotorunundk devirlerde torkuyksekolduuiindkdevirlerdevites redksiyonuna gerek kalmamaktadr. Ayn zamanda YM tekerleklere bal olmad iin optimum verimde alabilmektedir.Bylelikle konvansiyonel olmayan motor tipleri de kullanlabilir. rnein gaz trbinleri, atkinson ya da Stirling motorlar.

135.

Seri tahrik sisteminin bir dezavantaj paralel tahrikte olmayan elektrik enerjisi retmek amacyla kullanlan generatrdr. Generatr tat arln arttrmakta ve sisteme ek maliyet getirmektedir. Ayrca 3plam sistem verimi enerji dnm basamaklarnn daha fazla masndan dolay paralel sisteme gre dktr.

136. Seri hibrid Sistem 137. Bataryal seri hibrid sistem 138. Paralel Tahrik Sistemi (Paralel Hibrid)

Paralel hibrid elektrikli arata, YM ve elektrik motorunun ayn mil U/Erinde tekerleklere dorudan mekanik balant ile tahrik vermektedir (ekil 22). Paralel hibrid aralara rnek olarak, Honda Insight ve Honda Civic verilebilir. Paralel tahrik sistemleri mekanik olarakseri hibrid sistemlere gre daha karmaktr. rnein YM'nintekerlekleretahrik verebilmesi iin bir transmisyona ihtiya vardr. inin bu elemanlarn birlikte dzgn bir ekilde alabilmesi iin kontrolr seri hibride gre ilave zelliklere ihtiya duymaktadr. paralel tahrikli tatlarda konvansiyonel tatlara gre daha kk YM kullanlr. Toplam g ihtiyac, alma verimine bal olarakkontrolrhangi kaynaktan ne kadar g ekeceini belirler. Kontrolr; yakt ekonomisi, performans, emisyon ve menzil iin optimizeedilmitir.

139. Paralel hibrid elektrikli Ara 140.

Seri hibrid sistemde ait olduu gibi paralel hibrid sistemde de rejeneratif frenleme ile bataryalar arj edilebilmektedir. Paralel hibrid sistem, seri sisteme gre daha kk kapasiteli bataryalar kullanld iin arj ounluklarejeneratif frenleme srasnda yaplr.Buna ek olarak sresnasndadaelektrikmotorugeneratr gibidavranarak bataryalararjedebilmektedir.Dahakk elektrikmotoru ve bataryalarn kullanlmas paralel hibrid sistemin fiyatn seri hibrid sisteme gre daha dk klmaktadr. Burada iten yanmal motor direkt olarak tekerleklere bal olduu iin seri hibrid sisteme gre toplam enerji dnm verimi daha yksektir. Ayrca hem YM her de elektrik motoru ayn anda g salad iin tatn gc daha fazladr.

141. Paralel hibrid sistemin yerleimi 142. Seri/Paralel Tahrik Sistemi (Seri/Paralel Hibrid)

Bu seri/paralel tasarm paralel sisteme benzemektedir. Burada YM direkt olarak tekerleklere baldr. Tasarmn zellii YM'nin transmisyon ile bal olmayp seri tahrik sisteminde olduu gibi generatr ile bal olmasdr. Sonuta YM optimum verimde alabilmektedir. Dk hzlarda ara seri hibrid sistemde olduu gibi almaktadr. Yksek hzlarda ise YM devreye tekerleklere g verir ve seri tahrikteki gereksiz enerji dnmleri ile kaybedilen enerji en dk seviyeye indirilir.

Toyota Prius'da bu sistem kullanlmtr. Burada ama hem paralel min deserisisteminavantajlarnkullanarak YM'nin en verimli noktada almasn salamaktr. Bundan sonra Japonya'da satlan Nissan Tino Hibrid gelitirilmitir.

143. Yakt Pilli Elektrikli Aralar

Bir yakt pilli EA; yakt depolama sistemi, yakt pili-kontrol nitesi, g ilemci nitesi-kontrol ve tahrik sisteminden (elektrik motorlar, vb) olumaktadr. Yakt depolama sisteminde depolanan hidrojen direkt olarak veya fosilkkenli yaktlarn, yakt ileme prosesine tabi tutulmas ile elde edilen hidrojen yakt piline beslenir. Bir yakt pil biriminin k gerilim deeri 0,7 Volt mertebesindedir. Bu nedenle birka yakt pil birimi seri olarak balanarak k gerilimi arttrlr] Yakt pilli bir aracn resmi ekil 25'de gsterilmitir. Yakt pili vJ elektrik motoru arasndaki g elektronii devresi, gerilim deerini^ ykseltilmesi amac ile iin DC motorlarda DC/DC eviricisine, Ac motoru iin DC/AC eviricisine, kontrol iin mikroilemci/dijital sinyal ilemcisin, ar ykleme artlar ve rejeneratif frenleme iin batarya depolama sistemine ihtiya duyulmaktadr.

144.

Yakt pilli elektrikli bil arata batarya yerine sperkapasitrler de kullanlmaktadr. Fakat mevcut teknoloji daha sperkapasitrlerin bataryalarn yerin alabilmesi iin maliyet ve gvenilirlik asndan gelitirilmeye ihtiya duyulmaktadr.

Yakt pilinin performans gerilim ve akm k karakteristikleri nedeniyle yk deiimlerine kar duyarldr. Yakt pilinin kontrol nitesi, gerilim ve akm bilgilerini dzenleyerek istenilen gce yakt piline girecek hidrojenin miktarn ayarlar.

Proton elektrolit membranl yakt pilleri (PEMYP) uygulamalarnda yakt saf hidrojendir. Bu durumda, hidrojen sv fazda basnlandrlm ekilde tankta veya metal hidrrlerle zerine depo edilir. Hidrojeni depo etmenin en kolay ve en ucuz yolu sktnlm hidrojeni paslanmaz elik veya alminyum alaml tanklarda depo etmektir.

145.

Yeterli miktarda hidrojeni depolayabilmek iin gerekli 400 atm veya stne sktrma ilemi srasnda yksek miktarda enerjiyi gerek duyulmaktadr. Hidrojeni bu basnlara ykseltmek iim depolanm hidrojenin yaklak %20's harcanmaktadr. Bu yntemi! gerekli olan basn tank arata fazla yer tutmaktadr. Hidrojenli] depoland yakt tanknn hacmi ayn enerjiyi ieren benzin tankm hacminden yaklak 4 kat kadar daha fazladr.

Hidrojenin depolanmasnda kullanlan bir dier yntem ise hidrojenli metal hidrr yataklar iinde dk scaklklarda metalik bileiklerle bayapmasdr.Metalhidrriledepolamatekniinde,scaklk hidrojen serbest kalmaktadr. Scaklk hidrojenin serbest klma orann belirledii iin patlama riski snrlanmaktadr.

146.

Bununla birlikte tata istenilen menzili verebilecek hidrojenin depolanmas iin gerekli metal hidrr arl optimize edilmekten uzak grnmektedir. Hidrojenin depolanmasnda alternatif zmlerden

biri, grafit nano-fiberin kullanmdr. Bu fiberler ile ilgili bir ok aratrma devam etmek ln birlikte ve yksek miktarda hidrojen depolama imkan salayabilecei ngrlmektedir.

147. Yakt pilli ara 148. ALT SSTEMLER

Elektrikli aralarda eitli alt sistemler kullanlmaktadr. Bunlar sra li g retim sistemleri, enerji depolama sistemleri, g kontrol sistemleri, tahrik sistemleri ve enerji ynetim sistemlerdir. G retim sistemi olarak tanmlanan alt sistem elemanlar, aracn elektrik datm ebekesini tek bana veya farkl enerji reticileri le birlik beslemektedir. G retim sistemleri hakknda detayl bilgi aada sunulmutur.

149. G retim Sistemi

Sistem mimarisinde kullanlan topoloji ne olursa olsun (hibrid/dorudan), neticede elektrikli bir arata elektrik enerjisi mekanik enerjiye dntrlecektir. Bu adan incelendiinde elektrikli tahrik motoru ve sz konusu motoru besleyecek elektrik ebekesi g retim modlne dorudan bal sistemlerdir.

Elektrikliara teknolojisinde g retim modl ana hareketlendiricigeneratr ile birleik bir modl olarak dnlmelidir. G retim modl aracn elektrik ebekesine AC ya da DC elektrik enerjisi salamaktadr.

150.

Bu yaklamla g retim sisteminde kullanlan alt sistemler, sabit olan bara gerilimini salayacak ekilde farkllk gsterebilir.

Gretimmodl,kullanlanenerjikaynaklarasndan serbestlie sahiptir. Bir baka deyile elektrik enerjisi direkt ya da dolaylenerjikaynaklarndanretilebilir.Ana enerji kaynandan tekerleklere kadar enerji dnm admlar toplam sistem verimlilii. asndan nemlidir. Bu nedenle verimlilik ve gvenilirlik asndan paralel hibrid elektrikli aralar n plana kmaktadr.

151. Dorudan G retim Sistemleri

Dorudan enerji kaynaklar arasnda bataryalar ve hidrojen enerjisi ile alan yakt pilleri yer almaktadr

152. Bataryalar

Bataryalar, EA'larn geliimi ierisinde nemli bir yer tutmaktadr Bataryalarda elektrokimyasal olarak depolanm enerji kullanlmaktadr. Elektrokimyasal reaksiyon sonucunda ortaya kar doru akm elektrik enerjisi ile sr sistemi dorudan beslenmektedir. Enerji dnm asndan bataryadaki kimyasal, enerji direk olarak elektrik enerjisine dntrlmektedir.

153. Yakt Pilleri

Yakt pillerinde yakt ve oksidant arasndaki kimyasal reaksiyon sonucunda direkt olarak elektrik enerjisi elde edilmektedir. Yakt pillerinden, YM'lar gibi yakt beslendii srece bataryalara benzer ekilde DC elektrik enerjisinin elde edilmektedir. Tm yakt pili eitlerinde, yanma prosesi olmakszn hidrojen ve oksijen beslenmekte, bylelikle DC elektrik enerjisi retilmektedir

154. Yakt Pili Tipleri

ProtonElektrolitMembranlYaktPili(Protc, Exchange Membrane-PEMYR'P)

Fosforik Asil YaktPili (Phosphoric Acid-FAYP)

Alkali Yakt Pili (AIHlkaline-AYP)

Ergimi Karbonat Y Yakt Pili (Molten Carbonate-BfP)

Kat OksitYakt Pilli ili (Solid Oxide-KOYP)

155. Yakt pili tipleri ve genel zelikleri 156.

Yakt pili tiplerinin EA'lara uygulanabilmesinde dikkat edilen ilk kriter alma scaklklardr. Yksek alma scaklklarna sahip KOYP (700-1000 C),ve EKYP"lerinin (650-750 OC), EA'larda uygulanmas iinalma ortamnngetirdiikstlamalarnedeniilezor grnmektedir. Yakt pilleri arasnda dierlerine nazaran daha dk scaklklarda alan FAYP (150-250 C), AYP (110-150 C), proton elektrolit membrarl (90-120 C) yakt pilleri EA'lar iin daha uygun grlmektedir. FAYPmaliyetinin venispeten alma scaklnn ykseklii nedeni ile tercih edilmemektedir. AYP kullanlarak 1960'lardanitibaren uluslararaslekteeitli uygulamalar yaplmtr.

157.

Son yllarda EA'lar iin srdrlen yakt pili aratrmalar, PEM yakt pilleri zerinde younlamtr. PEM yakt pillerinin, yksek g younluu, dk alma scakl ve nispeten dk maliyeti temel avantajlar arasndadr, PEM yakt pilleri zerine yrtlen aratrmalar sonucunda, yakt olarak sktrlm hidrojenin kullanldnda yardmc ekipmanlar dahil 500 Wh/kg zgl enerji seviyesine ulalmtr. Sz konusu deer hibir batarya tipi iin teknik adan mmkn deildir.

158.

Ancak 50-180 W/kg seviyelerinde olan zgl g deeri, pik yklerin karlanmasnda yetersizdir. Bu durum PEM yakt pillerinin EA'larda tek bana bir g kayna olarak kullanlmasn engellemektedir,

G younluu 0.35-0.6 W/cm2 olan PEM yakt pilleri, kat elektrolit kullanlmas nedeni ile dier yakt pillerine gre daha avantajldr. Ksa n snma sresi ve dk korozyon riski, PEM yakt pillerinin EA'larda kullanmn destekleyen nemli avantajlardandr.

159. Yakt Pili alma Prensibi

Pillerinde anottaki reaksiyonlar

PEM ve Fosforik Asit Yakt Pili

Alkali Yakt Pili 2+2OH->2H2O+2e

H2+CO3-H2O +CO2+2eErgimi Karbonatl Yakt Pili

Reaksiyon srasnda ortaya kan elektronlar, yakt pili devresinden elektrik akm olarak akmakta ve elektrik ebekesini beslemektedir. Serbest elektronlar, katoda ulatnda devre tamamlanmaktadr. Bu reaksiyonlarn olumas iin gerekli artlarn oluturulmasnda katalizrlere ihtiya duyulmaktadr. PEMYP, FAYP ve AYP'de platinyum, ergimi karbonatl katalizrler kullanlmaktadr

160. Yakt Pillerinde katottaki reaksiyonlar

+ 2e"

-2OH'->20H"

Alkali Yakt Pili

Yt

0:

!+ 2H

*+ 2e->Ha0

PEMve Fosforik Asit Yakt Pili

%

0a

+ 2e"

+ C02->C03'

Ergimi Karbonatl Yakt Pili

Btnyaktpilieitlerindehidrojeneihtiyaduyulmakta^ Hidrojence zengin metanol, doal gaz, petrol trevleri yakl Ola^ kullanlabilir.Hidrojenin direktolarak kullanm, yksek, depolanmamaliyeti ve gvenlik nedeni ile bir takm sakncalar iermektedir

161. Proton Elektrolit Membranl Yakt Pili alma Prensbi

PEM yakt pili ierisinde, przl bir yzey yapsna sahip iki adet elektrot vardr. Elektrotlar arasnda iyon iletimine msaade eden ince katmanl kat polimer elektrolit tabakas vardr. Elektrotlar hidrojen ve oksijen beslemesi iin kk kanallar olan plakalarla kaplanm, Anot ve katot olarak anlan sz konusu plakalar zerinden elektrik ak gereklemektedir. Reaksiyon neticesinde katot zerinde su olumaktadr.

162. Elektrolit

Polimer elektrolit plastie benzeyen perfloroslfonik asitlerden oluan ve kalnl 50-200 ( m) arasnda olan bir membrandr. Sz konusu ince zar eklindeki polimer malzeme, elektriksel olarak yaltkandr yalnzca hidrojen iyonlarnn geiine msaade etmektedir, Polimer malzemeler zerine yrtlen almalar yksek akm vemyounluuna imkan veren, daha dk dirence sahip farkl malzemelerin de kullanlabileceini gstermektedir.

163. Elektrotlar

Przl geirgen elektrotlar etkin gaz difzyonuna izin vermektedir. Bunlar genelde katalizrl aktif katman, difzyon katman ve elektriksel iletim katman olmak zere katmanl bir yapya sahiptir. PEM tipi yakt pilinin yksek maliyetli olmasnn en nemli nedeni katalizr olarak kullanlan platinyumdur. Ayn performans seviyeleri iin kullanlan katalizr miktarn azaltmaya ynelik aratrmalar hali hazrda srdrlmektedir.

164.

Anot zerine gnderilen yakt molekllerinde hidrojen elektronlar ayrlr ve elektriksel iletim katman zerinden akarlar. Aa kan pozitif ykl hidrojen iyonlar membran ierisinden katoda doru akarlar ve eksi ykl oksijen atomlar ile katalitik olarak birleerek su molekln oluturlar. Burada kat polimer elektrolit, pozitif ykl hidrojen iyonlarnn anottan katoda geiine imkan veren bir kpr grevini grr. Kimyasal enerjiden elektrik enerjisine dnm iki elektrot ve elektrolit zerinde gerekletirilmi olur

165. Yakt Pili Teorisi

Klasiks makinalarnda yaktn kimyasal enerjisi yanma prosesi sunucu mekanik enerjiye dnmektedir. Is makinalarnda verim, sistemden elde edilen kullanlabilir iin, sisteme verilen s miktarnaoranile tanmlanr. O halde verilen s ve sistemden kullanlmadan kan s miktar arasndaki farkn verilen s miktarna oran sistemde elde edilen verimdir.

166.

/O.. ^ giritdgiriK*iktfj *~- giri giri

>x

tG

E:Endksiyon Gerilimi (V) (Elektromotor Kuvveti) B:Manyetik Ak Younluu (T) /: letken boyu (m) v:Hareket hz (m/s) n:devir (1/s)

/' Manyetik ak (Wb)

KG: Jeneratre ait sabit

198.

Bir generatrde iletken tellerden oluan bobinler armatr zerine sarlmtr. Doal mknatslar kullanlarak veya ayr bir uyarma sargs tarafndanoluturulanmanyetikalanierisindesarlmiletken bobinlerhareketetmekteveendksiyongerilimiolumaktadr. Benzer ekilde armatr zerine sarlm bobinler sabitken manyetik alanda dndrlebilmektedir.Her iki ekilde de rotor ve stator asndaki hareket, srekli manyetik ak deiimi yaratarak rotor ve statorarasndabirgerilimindklenmesinenedenolmaktadr. Alternatif akm generatrlerde genellikle armatr sabittir ve manyetik alan dnmektedir

199. . ki kutuplu 3 fazl senkron AC generatr 200.

Jeneratrlerin armatr sarglar genellikle yldz eklinde balanmaktadr. Doru akm ile yaplan uyarma ilemi iki farkl ekilde gerekletirilmektedir. Uyarma akm uyarma sargsna karbon fralar zerinden iletilmektedir. Bu tip generatrlere fral AC generatrler ad verilir. Bir ekilde uyarma sargs rotor zerinde dnerek, stator zerinde de bulunan sarglar uyarmakta ve dnmekte olan doru akm rotor zerinde alternatif akm retmektedir.. Rotor zerinde oluan alternatif akm doru akma dntrlerek alan sarglar ile balants salanr. Bu prensiple alan elektrik makinalar frasz alternatif akm generatr olarak anlr

201. Fral AC generatr ematik gsterimi 202. Frasz AC generatr ematik gsterimi 203.

Bir manyetik alan ierisinde sabit hzla dnen rotor zerinde oluan gerilim sins dalgas eklindedir. ndklenen gerilimin frekans rotorun dnme hzna baldr ve hz ve frekans arasnda senkron bir zaman ilikisi vardr. O halde rnek olarak iki kutuplu bir generatrde no Hertz bir gerilim frekans elde etmek iin 3600 d/d hznda mekanik tahrik gerekmektedir. Devir ve frekans arasndaki iliki aadaki bant ile ifade edilmektedir.

204.

/^xn

2

tFrekans (Hertz)

/ Kutup Says

nDevir Says (/s)

205. GerilimKontrol

Sabit uyarma akml alternatif akm senkron generatrlerde gerilim yk artna bal olarak azalmaktadr. Her yk seviyesinde gerilimi sabit tutabilmek iin gerilim reglatrne ihtiya duyulmaktadr, berilim reglatr deien ykler iin gerilimi belirli snrlar iinde tutacak ve istenilen anma gerilimini sabitleyecektir. ekil 34'de sabit yk ve uyarma akmnda senkron AC generatr k geriliminin deiimi grlmektedir. Gerilimreglatrnnierisindebulunan g elektronii devresi generatr sarmlarndaki akm kontrol etmektedir.

206. sabit yk ve uyarma akmnda senkron AC generatr k geriliminin deiimi

oscp = 1 cos(p = 0.8 cos

207. Frekans Kontrol

Bir senkron generatrn k frekans generatrn devir hzna, dolays ile s makinasnn devir hzna baldr. Devir reglatr generatrn k frekans ve ana hareketlendiricinin yakt besleme nitesi arasnda nceden atanm nominal bir deer ile karlatrma yaparak generatr k frekansn kontrol etmektedir. Genellikle EA'larda bir adet generatrn bulunduu yardmc g nite kullanlmaktadr. Bu nedenle generatr setlerinin paralel almas ile ilgili aktif/reaktif g kontrol ve yk paylam gibi konulara deinilmemitir.

Generatr knda belirli bir frekansta salnan alternatif akm elde edilmektedir. EA'larda ana tahrik baras doru akmdr. Generatrden elde edilen alternatif akm, dorultucular kullanlarak doru akma dntrlr. Kontroll ve kontrolsz olmak zere iki eit dorultucu mevcuttur

208. G retim Sistemi ve Emisyonlar :

Byk metropollerin en nemli sorunlarnn banda gelen havakirliliizerinde ulam sistemleri byk rol oynamaktadr. ten yanmal motor kaynakl emisyonlar her geen gn sklaan evre standartlarn getirdii nlemler ile azaltlmaya allmaktadr. Konu hakknda nemli miktarlarda aratrma bteleri ayrlmaktadr. Amerikan evre Koruma Ajans (EPA) tarafndan 1970 ylnda yaynlanan Temiz Hava Akti'nde hava kirliliine neden olan 189 hava kirletici listelenmitir. Kirletici gazlar arasnda karbon monoksit, azot oksitler, slfr oksitler, uucu organik ve kurun temelli bileikler yer almaktadr.

209.

Fosil kkenli yaktlarn, iten yanmal motorlarda yanmas neticesindeOrtayakan kirleticiler, atmosferde dalmakta ve gne nn etkisi ile reaksiyonlara girerek ozon ve sera gazlarnn oluumuna neden olmaktadr.Kreselsnmayaneden olan gazlar arasndabatakarbondioksit olmak zere metan ve kloroflorokarbon yer almaktadr. Dier gazlara nazaran, kara tamacl kaynakl karbondioksit kresel snmada daha baskndr.

210.

EA'larn batarya ve yakt pilli uygulamalar, sfr emisyonlu aralar olarak anlmaktadr. Sfr emisyonlu aralar evre duyarll asndan byk ilgi uyandran son derece nemli bir slogandr. Konu hu yn ile deerlendirildiinde EA'larn gelecekte kullanm ve yaygnlamas adna nemli bir gsterge olarak kabul edilebilir.

len yanmal motorlardan yaylan emisyonlar kullanlan yakta gre deimektedir. Dizel ve benzinli motorlardan yaylan emisyonlar greceli olarak karlatrldnda zellikle benzinli motorlara ait karbon monoksit miktarnn ok yksek olduu grlmektedir.

211. Greceliemisyonkarlatrmas(Benzinli-Dizeliten yanmal motorlu ve Hibrid EA'lar 212. Enerji Depolama Sistemleri 213. Bataryalar

Elektrikli ve hibrid elektrikli ara uygulamalarnda bataryalarn yksek zgl g, yksek zgl enerji ve uzun evrim mre sahip olmas beklenmektedir. zgl enerji younluu enerji kaynann birim ktlesinde depolanan enerji miktarn gstermektedir, zgl g ise yine enerji kaynann birim ktlesinin verdii g olarak ifade edilmektedir.

Tablo 16'da EA'larda kullanlan ve gelime altndaki bataryalarnlistesiverilmektedir, azami enerji younluu batarya arlnn herbirkilogramndan, 3 saatlik dearj dngs boyunca elde edilenenerjimiktarn belirtmektedir. Bu gsterge batarya tamamen dearj olmadan ne kadar kullanlabileceini ifade etmektedir.

214.

Azami g younluu depolanan enerjinin bataryadan ne kadar hzla ekilebileceini gstermektedir. alma scakl hangi bataryann i-1 inanlacana karar verilmesi aamasnda ok nemli bir faktrdr. Sodyum-slfr, sodyum nikel klorr, lityum -demir slfr gibi daha yksek scaklklarda alan bataryalar iin zel sistemlerin kurulmasna ihtiya duyulur.

Batarya mr de bir dier nemli faktrdr. Bir batarya iin hedef 1000 evrim mre sahip olmasdr. Bu yaklak olarak 3-4 yllk bir kullanm mrne karlk gelmektedir. Birok batarya eidinde derindearjevrimi bataryann hem enerji hem de g younluunu bir miktar azaltmaktadr. Bu nedenle bataryann mr azalmaya yakn performans da nemli lde azalmaktadr.

215.

Gnmzde EA'lar iin maliyet asndan bir deerlendirme yapldnda enerji depolama konusunda en uygun batarya teknolojisinin kurun-asit olduu ifade edilmektedir. Ancak kurun-asit bataryalarn aracn menzilini dorudan etkileyen enerji younluu olduka dktr. Gelimekte olan batarya tiplerinden nikel kadmiyum, nikel metal hidrr, lityum iyon yksek enerji younluu ile ne kmaktadr. Dier yandan sodyum slfr gibi yksek scaklk bataryalar da elektrikli ara uygulamalarnda kullanm alan bulmaktadrlar.

. Yksek hcre voltaj ile istenilen gerilimdeki bataryay salamak iin daha az sayda hcre gerekir. Bylelikle bataryann karmakl azalr ve gvenilirlii artar.

216. 217. Elektrikli ara bataryalar (gerilim deerleri ve malzemeler)

Batarya Tipi.Ak devre Hcre Gerilimi 'Anot malzemesiKatot malzemesiElektrolit kompozisyonu Kurs un-as it2.1PbO 2 PbH 2 SO 4 Nikel-demir 1.2NiFeKOH Nikel-inko 1.7NiZnO 2 KOH Nikel-kadmiyum 1.2NiCdKOH Nikel-metal hidrr 1.23NiMetal hidrrKOH Sodyum-slfr 2.1SNapAI 2 O 3 Sodyum-nikel klorr 2.1-2.2NCINapAI 2 O, Sodyum-demir slfr 1.75-2.1FeS 2 LiAl ya da LiSiLiCl/KCI Lityum-kat polimer 2.-2.5LiV 6 O, 3 + siyah asetilen(PEO*) 2 LiClO 4 Lityum-iyon 3.6Karbon ilavesiLiCoO 2 Organik Alminyum-hava inko-hava 1.51.65Al Zno 2o 2 KOH KOH

218. Kurun-Asit Batarya

Tm YM'larda ilk hareket bataryas olarak kullanlan dk maliyet versiyonlar negatif kurun elektrotu, pozitif kurun dioksit elektrotu ve de slfrik asit elektrolit zeltisinden olumaktadr. Genelde 6 tane hcre yaklak 12 voltu salamak iin seri bir ekilde balanr.

Bu batarya 100 yllk bir gelime sreci geirmesine ramen 25-35 W-h/kg gibi dk bir enerji younluuna sahiptir. Buna karn g younluu se 150 W/kg gibi yksek bir deerdir.

219.

Kurun asit bataryalar dk evre scaklklarndan iddetli bir ekilde etkilenmektedir.zellikle 10C ninaltndakialma koullarnda hem enerji hem de g younluunda belirgin lde d grlr. Bu batarya tipini kullanan elektrikli aralarn daha dk ortam scaklklarna maruz kalmas durumunda yardmc bir batarya stmasna ve izolasyonuna ihtiya duyulur.

Kurun asit bataryalarnn mr yaklak %80 derin dearj koulunda 1000 evrimdir. Bu yaklak 3 yla tekabl etmektedir.

220. Nikel-Demir Batarya

Nikeldemir bataryalar1901ylnda ThomasEdisontarafndanelektrikaralarnndahauzunyolkatedebilmesiamacyla gelitirilmitir. Nikel demir bataryalar gvenilir, uzun mrl, fakatpahal bir sekonder bataryadr.

Bataryada nikel pozitif elektrot, demir negatif elektrot ve potasyum 1 hidroksit ise sv elektrolittir.

Sre gelen gelitirme almalarsayesinde enerji younluu 50 Wh/kg'a mertebesine ulamtr. Bu gelime aktif malzeme orannn I arttrlmas ve pasif batarya komponentlerinin arlklarnn azaltlmasilesalanmtr.

221.

Nikel demir bataryalar -20C'de dahi nispeten performanslarn korumaktadr. Azami g younluu 100 W/kg'dr ve bu deer ivmelenme iin iyi bir deerdir. Bununla beraber g younluu dearjn derinlii ile nemli bir biimde etkilenir. Bu bataryalarn yaklak 6 yla karlk gelen, 2000 derin dearj evrimine kadar kullanm mr vardr.

222. Nikel-inko Batarya

arj edilebilen nikel inko bataryalar ilk olarak 1899 ylnda icat edilmitir. arj esnasnda inko plakann zerinde dendritler kullanm mrn ksalttndan,bu bataryalar kullanm yaygnlamamtr.

Son dnemde yksek g ve enerji younluu sayesinde EA'larda kullanm imkan domutur. Enerji younluu 70 Wh/kg ve g younluu 150 W/kg olmasna ramen bu bataryalarda temel problem dendirt oluumu nedeniyle kullanm mrnn 300 evrim l. ular ksa olmasdr.

223.

Bataryann geni bir alma scakl tolerans vardr (-39 ile +81Cna). 30 gnlk kullanm sonras % 60 arj azalmas grlmektedir. Son zamanlarda bataryalarn mrlerinin uzatlabilmesi iin baz almalar yaplmasna karn nikel-inko bataryalarn geliimi konusundaki aratrmalarn younluu gittike azalmaktadr.

224. Nikel Kadmiyum Batarya

Son yllarda nikel-kadmiyum (NiCd) bataryalar zgl enerji, zgl g, evrim mr ve gvenilirlik bakmndan en iyi dengeyi salayan bataryalar olarak kabul edilmektedir.

Nikel kadmiyum batarya sinterlenmi pozitif nikel elektrot, negatif kadmiyum elektrot ve sulu elektrolit olarak potasyum hidroksitden olumutur. Nikel kadmiyum bataryalar kurun asit bataryalarna gre birim arlk bana bir miktar daha fazla enerji depolamaktadr. Bataryann enerji younluu 50 Wh/kg ve g younluu 200 VV/kg'dr.

225.

Bu bataryalar yksek arj ve dearj oranlarna sahip olduklarndan EA'larda kullanlabilmektedir. Derin dearj evrim says 2000 civarndadr.

Kadmiyumun toksik ve evreye zararl olmasndan dolay, nikel-kadmiyum bataryalarn geri kazanm olduka nemli ve bir o kadarda karmaktr. evreye verdikleri zarardan dolay kullanmlar durdurulmutur.

226. Nikel-Metal Hidrr Batarya

Nikel-metal hidrr (NiMH) bataryalar, toksik zellii olmayp daha iyi performansa sahip olduklarndan son zamanlarda birok elektrikli ara uygulamalarnda nikel kadmiyum bataryann yerini almtr. NMH, nikel kadmiyum bataryalara gre daha fazla enerji depolamaktadr. Batarya, metal hidrr karm olan negatif elektrot, potasyum hidroksit elektroliti ve de aktif malzemesi nikel hidroksit olan pozitif elektrottan olumaktadr. Negatif elektrot olarak hidrojen ieren metal alam kullanlr. Hidrojen ieren metal alamlar iki kategoriye ayrlmaktadr:

227.

AB5 alamlar; nikel bileikleri

AB2 alamlar; titanyum vanadyum ve zirkonyum alaml nikel bileikleri.

NMH bataryas 70 Wh/kg'dan fazla enerji younluuna ve 200 W/kg dan daha fazla g younluuna sahiptir. Batarya %80 derin dearj durumunda 600'n zerinde tam arj/dearj evrimine sahiptir ve hzl bir ekilde % 80 tekrar arj olmas yaklak 35 dakikadr. NiMH bataryalar, kurun asit bataryalardan yaklak 5 kat kadar daha pahaldr.

228. Sodyum-Slfr Batarya

Sodyum slfr batarya, ilk olarak 1960'li yllarda Ford Aratrma laboratuarnda elektrikli tatlar iin gerekli enerji ve g younluunu salamak iin gelitirilmitir. Birok Avrupa, Amerika ve Japon irketinde ticari prototiplerde kullanlmaktadr. Batarya negatif sodyum elektrotundan ve pozitif slfr elektrotundan olumaktadr. Batarya yksek scaklklarda (350C) almaktadr ve her iki elektrot bileenleri de sv durumdadr.

229.

Sodyum slfr bataryalar, 110 Wh/kg gibi yksek enerji younluu ile 150 W/kg gibi yksek g younluu ve 1000 derin dearj evrimi hlamaktadr. Bataryann optimum alma scakl 350C'dir ve 200'C'nin altnda allmas durmaktadr. Bu scakln altnda Sodyum elektrolit donmaktadr. Sodyumun donmas reaksiyonu yavalatarak, mekanik gerilmelere yol amas nedeniyle bataryaya zarar vermektedir.

230. Sodyum-Nikel Klorr Batarya

Sodyum-nikel klorr bataryasnda, nikel klorr pozitif elektrot sodyum ise negatif elektrottur. Sodyum tuzu elektroliti yerine sodyum klorr elektrotu yer almaktadr. Bu elektrodun donma noktas daha dk olup 160C civarndadr.

Bu batarya tr, sodyum slfr bataryasna gre bir miktar dk scaklklarda almakta (300C) olup, benzer enerji (100 Wh/kg) ve azami g younluuna (150 W/kg) sahiptir.

231. 232. 233. 234. 235. 236. Lityum-Demir Slfat Batarya

Elektrikli tatlarda potansiyel kullanm alan bulunan nc yksek scaklk bataryasdr. Lityum, zellikle stn enerji depolama yetenei salayan yksek elektrot potansiyeline sahip olmasndan dolay bataryalarda kullanlmas uygundur.

Bataryann demir slfat pozitif elektrotu ve alminyum lityum negatif elektrotu vardr. alma scaklklar 450C civarndadr. Azami enerji younluu 150 Wh/kg, g younluu 300 W/kg ve derin dearj evrimi 1000 mertebesindedir.

237. Lityum-Kat Polimer Batarya

Lityum-kat polimer bataryada dier yksek scaklk bataryalarndan farkl olarak, ergimi tuz elektroliti yerine iletken polimerler kullanlmaktadr. 150 Wh/kg enerji ve 300 W/kg g younluuna sahiptir. Bataryann dk gte d ortam scaklklarnda almas mmkn olmakla birlikte, optimum alma scakl 80C ve 120C aralndadr.

238. Lityum-yon Batarya

Lityum-iyon hcrelerin yaps lityum-kat polimer batarya hcrelerine benzemektedir. Ancak negatif lityum metal plaka yerine grafit veya kalay oksit gibi negatif "hot" kullanlmasdr. Dearj esnasnda lityum iyonlar negatif "host'tan organik elektrot yardmyla manganez, kobalt ya da nikel oksit pozitif "host'a geer. arj esnasnda da tam tersi proses gerekleir. Lityum iyonlar katot ve anot arasnda sarka gibi hareket eder. Lityum-iyon bataryalar yaklak 120 Wh/kg enerji younluuna ve 1000 evrimlik derin dearj evrimine sahiptirler. Bu bataryalar, %80 arj durumuna 1 saatten daha ksa srede tekrar arj edilebilmektedir.

Bu bataryay, elektrikli ara uygulamalarnda kullanlabilecek maliyet ve zelliklere getirebilmek iin Japonya (Sony ve Panasonic), Avrupa (AFT ve Varta) ve ABD'de (Duracell) eitli almalar srdrlmektedir.

239.

Sony, 3500 derin dearj evrimli 35 kWh kapasite ve 120 Wh/kg enerji younluuna sahip bir lityum-iyon batarya yaptn bildirmitir. Lityum-kat polimer bataryalar ve lityum-iyon bataryalar yksek enerji younluklar nedeniyle, elektrikli ara uygulamalar iin en uygun potansiyele sahip bataryalar olarak deerlendirilmektedir. Gelecek 15-20 yl iinde lityum-iyon bataryann henz yksek olan maliyetlerinin derek EA'larda kullanlabilecek ekonomik seviyeye inebilecei ngrlmektedir

240. Lityum-iyon hcrenin yaps 241. Alminyum-Hava ve nko-Hava Bataryalar

EA'larda kullanlan bir dier batarya tr metal-hava bataryalardr. inko ve alminyum, bu trden uygulamalarda en fazla kullanlan metal elekrotlardr. Tm metal hava bataryalarda ince gaz geirgen katot ve potasyum hidroksit gibi alkali su bazl elektrolit kullanlr.

Alminyum-hava bataryasnn azami enerji younluu 220 Wh/kg, inko-hava bataryasnn ise 200 Wh/kg olarak belirtilmektedir. Ancak hava ve elektrolit arasndaki dei-toku hz g younluunu belirler ve bu hz olduka dktr.

242. Hibrid Elektrikli Aralar in Bataryalar

Genel olarak EA'larda kullanlacak bataryalarn spesifik g (W/kg), spesifik enerji (Wh/kg) seviyelerinin yksek, uzun mrl ve dk maliyetli olmas gereklidir. Ancak bu zelliklerin tmn bir arada barndran mkemmel batarya bulunmamaktadr. Hibrid elektrikli arata kullanlacak bataryalar, arata kullanlan enerji ynetim sistemi ve ara konfigrasyonuna greseilmelidir.

Batarya arj seviyesinin, % 50'lilerin altna dmesin prensibine tasarlam HEA'lar iin derin dearja dayanabilecek bataryalar seilir. Sessiz sr modu iin de derin dearj kabiliyetine sahip bataryalar kullanlmaldr.

243.

Ancak kullanm sresince arj seviyesi belli aralklarda deiecek ekilde tasarlanm hibrid sistemlerde kullanlacak bataryalarn spesifik gcnn yksek olmas gereklidir. Seri HEA'larda, ortalama ykleri g retim sisteminin tek bana karlayacak, ekilde enerji ynetim sisteminin kurulmas gereklidir. Bu durumda bataryalar tepe yklerde anlk enerji talebini karlayacak byklkte seilmelidir. G destei durumunda, kullanlan bataryann spesifik gcnn yksek olmas stenir. Ykn tamamnn akler tarafndan karlanaca durumlarda ise spesifik enerjisi yksek batarya kullanlmas tercih edilir. Burada g retim sistemi akleri arj etmek iin kullanlmaktadr.

244.

Paralel hibrid aralarda, ounlukla elektrik tahrik sistemi dk glerde seilir. Paralel hibrid aralarda sessiz sr modu ok ksadr. Dk hzlarda ve geri kazanml frenleme srasnda enerji tasarrufu salamay hedefleyen bu uygulamada spesifik gc yksek bataryalar kullanlmaktadr.

245. Volanlar

Volan (flywheel) veya dier adyla magneto-dinamik enerji depolama(MDS) sistemi, bir kinetik enerji depolama nitesidir. Volanlar, dnen bir arlk sayesinde kinetik enerjiyi depo etmektedir. Hali hazrda volanlar, YM'lu aralarda enerjinin depolanabilmesi iin kullanlmaktadr. YM'lu aralarda kullanlan mevcut volanlarda depolanan enerji miktar olduka dktr. Volanlar zellikle HEA'larda YM ile birlikte yardmc g nitesi olarak kullanlr. Alternatif olarak volanlar, EA'larda bataryalarn yerine veya bataryalarla birlikte de kullanlabilir. Mevcut volanlarn, karmak, byk ve ar olmalarndan dolay zgl enerji younluklar dktr. Ancak evrim mr, g younluu, enerji depolama verimi dolduka yksektir.

246.

Volanlarn enerji younluu zellikle dnme hzna baldr. Bunun yannda yksek dnme hz zel yataklar ve yksek mukavemetli malzemeler gerektirdiinden maliyetleri artrmaktadr.

Volanlarda depolanan enerjiU:

U= ~Jw2 2

Murada J atalet momenti, w ise asal hzdr.

Depolanan enerji atalet momenti ile doru, asal hzn ise karesiyle doru orantl olarak artar.

Birim ktle bana depolana enerji;

in P

247.

Kuradak,geometriye bal sabit saydr,gerilme direnci malzeme younluudur.

Volanlarda kullanlan malzeme hafif younluklu ve yksek mukavemetli olmaldr. Bu nedenle modern volanlar enerji younluunun artmas iin karbon fiber gibi kompozit malzemelerden retilmektedir.

Volanlarn enerji kayna olarak bataryalara gre eitli avantajlar bulunmaktadr. Volan sistemlerinin en nemli avantajlar yksek evrim mr, yksek g younluu, iyi depolama verimi ve tekrar arj zamannn ksa olmasdr. Teorik olarak volanlarn zgl gc 5-10 kW/kg kadardr. Bir volann enerji depolama verimi %90'nn zerindedir. Volanlar saniyeler mertebesinde tam arja ularlar. Volanlar toksik emisyonlar ve atk malzemeler aa kmaz, evreye kar daha duyarldr.

248.

Volanlarn avantajlar yannda baz dezavantajlar da vardr. Volan enerjidepolamasistemininuygulanmasndakienbykzorluk sistemin almas iin gerekli ekstra donanma ihtiya duyulmasdr. Ekstra donanmlar araca ek arlk getirmektedir.

zellikle Almanya'da Magnet Motor ve Hollanda'da CCM HEA'larda kullanlmak zere volan enerji depolama sistemini gelitirmitir. zellikle Magnet-Motor firmasnn rettii volanlar 1988'den beri Avrupa'nn eitli bakentlerinde dizel elektrikli troleybs vb. aralarda gvenle kullanlmaktadr.

249.

CCM volanlar kompozit malzemelerden retilmitir.Volan vakumaltndaki koruma haznesi erisinde 15000 d/d ile dnmektedir. Enerji depolamaverimiyaklak%93'dr.Motorvolanilebirlikte dnmektedir

CCM tarafndan gelitirilen volanlar test amal olarak traleybsde kullanlmtr. ehir ii sr artlarna uygun tasarlanm standart dizel otobsne gre volann enerji depolama verimi %93'dr ve %35 yaktn geri kazanm salanmtr.

250. Volan enerji depolama sisteminin kurun-asit bataryaya gre karlatrlmas 251. Volann yaps 252. EMAFER adn verilen volan sistemi 253. Sperkapasitrler

Kapasitrler enerjiyi pozitif ve negatif elektrostatik yklerin ayrmasyla depo eden cihazlardr. Kapasitr iki tane plaka olarak adlandrlan iletkenle, bunlar ayran ve dielektrik olarak adlandrlan yaltkandan olumaktadr. Konvansiyonel kapasitrlerin g younluklar ok yksektir (~1012 W/m3) fakat enerji younluklar ok dktr (-50 Wh/m3). Konvansiyonel kapasitrler genellikle elektrolitik kapasitrler olarak adlandrlrlar. Depolanan yk miktar yani enerji miktar plakalarn alanna ve aralarndaki mesafeye baldr. Yksek kapasite iin alan byk ve plakalarn arasndaki boluk az olmaldr.

254.

Sperkapasitrler konvansiyonel kapasitrlerin gelitirilmi halidir. Sperkapasitrlerin g ve enerji younluklar srayla yaklak olarak 106 W7m3 ve 104 Wh/m3 mertebesindedir. Enerji younluklar, bataryalara gre daha azdr. Ancak dearj sreleri hzl ve evrim mr daha fazladr.

Bir sperkapasitrde plakalarn arasndaki boluk kat polimerden oluan elektrolitle doludur. Burada plakalar bataryada olduu gibi elektrottur. Ancak kimyasal reaksiyonlar gereklemez, sadece elektrot yzeylerinde iyonlama olur. Elektrotlar ok yksek yzey alanna sahip delikli malzemeden yaplmtr. (>2000 m2/g). sperkapasitrlerde elektrostatik ykler iyonlar eklinde elektrolitte depolanmaktadr.

255.

Devam eden aratrmalar 4000 W/kg ve 15 Wh/kg civarnda kapasiteye sahip kapasitrlerin gelitirilmesini amalamaktadr. Sperkapasitrlerin primer enerji kayna olarak HEA'larda kullanlmas iin enerji younluklarnn artrlmas gereklidir.

Sperkapasitrler halihazrda ivmelenme ve yoku kma gibi ani g gereksinmelerinde bataryalara yada yakt piline yardmc enerji kayna olarak kullanlmaktadr.

256. Kurun-asit, volan ve sper kapasitrlerin deerlendirilmesi 257. G Kontrol Sistemleri

Elektrikli ara teknolojileri ierisinde g elektronii devreleri nemli bir yer tutmaktadr. MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor), IGBT (Insulated gate bipolar transistor), IGCT (Insuiated gate controlled thyristor) ve MCT (mos controlied thyristor) gibi yar iletken anahtarlarn gelitirilmesi ile elektrik sistemlerinin kontrolnde nemli gelimeler salanmtr, Tahrik sisteminin kontrol, retilen AC gerilimin DC'ye evrilmesi, yakt pili k geriliminin dzenlenmesi, ak arjnn uygun yntemlerle salanmas vb., klasik g elektronii devrelerinin eitli kontrol yntemleri kullanlarak kontrol edilmesiyle baarlmaktadr.

258. Seri hibrid g sistemi

Elektrikli aralarda kullanlan g kontrol sistemleri, klasik g elektronii devrelerinden olumaktadr. Bu devreler 4 ana balkaltnda incelenebilir;

Dorultucular (AC/DC)

eviriciler (DC/DC)

Eviriciler (DC/AC)

Kyclar (AC/AC)

259. Dorultucular

Alternatif gerilimin doru gerilime dntrlmesinde dorultucular kullanlmaktadr. Dorultucular kontroll ve kontrolsz olmak zere 2 gruba ayrlmaktadrlar. isimlerinden de anlalaca gibi kontrolsz dorultucularda k gerilimi kontrol edilmemekte ve ortalama k erilimi AC kaynaktaki gerilim deiimlerinden ve ykten etkilenmektedir. Kontroll dorultucularda ise kullanlan yar iletken mantarlarn anahtarlama alarnn kontrol edilmesiyle k gerilimi ayarlanabilir sabit deerlerde tutulabilmektedir.

260.

HEA'larda dorultucular, AC generatr kullanlmas durumunda, k geriliminin DC batarya balanmadan nce dorultulmasnda kullanlr

Bu dorultucularn AC/DC dnmnn yannda bir dier nemli zellii enerji ynetim (energy management) sistemi olarak ta grev yapmasdr.

Pek ok uygulamada DC batarya bal olan aklerin arj ve dearjnn kontrolnde DC/DC evirici kullanmak yerine, k gerilimi deitirilebilir dorultucular kullanlmaktadr.

261. Kontrolsz Dorultucular

Kontrolsz dorultucularda, yar iletken anahtar olarak diyotlar kullanlmaktadr. Gnmzde en yaygn olarak kullanlan dorultucu trleri kpr dorultuculardr. AC gerilimin pozitif olduu srede D1-D3 diyotlar, negatif olduu srede ise D2-D4 diyotlar iletime gemekte ve ktaki kondansatr doldurmaktadr. k gerilimindeki dalga ekli, kullanlan kondansatrn deerinin arttrlmas ile deitirilebilir.

262.

= Vm.sir(a)Vac ~ Vdc = Vm

fazl kontrolsz dorultucu devre emas ekil 41'de grlmektedir. kta elde edilen gerilim deeri u formlle hesaplanr;

263. Bir fazl kontrolsz dorultucu 264. Kontroll Dorultucular

Kontroll dorultucularda, anahtarlama iin kontroll yar iletken anahtarlar kullanlr. Gnmzde MOSFET ve IGBT'ler, anahtarlama hzlarnn yksek, iletim kayplarnn dk olmas ve yksek glerde retilmeleri gibi nedenlerle en yaygn olarak kullanlan .mantarlardr. Bunlarn yan sra, tristrler, GTO, MCT ve bipolar transistorlarda kullanlabilir.

Kontroll dorultucularda, anahtarlarn tetikleme alarnn kontrol ila k gerilimi sabit bir deerde tutulur. Bunun iin eitli darbe genilik modlasyonu (PVVM) teknikleri kullanlmaktadr

265. Dorultucularn Elektrikli Aralarda Kullanm

Hibrid elektrikli tatlarda kullanlan bara gerilimi DC'dir. Bunun balca nedeni, kullanlan elektronik devrelerde senkronizasyon sorunu yaanmamas, kontrol kolayl ve verimliliin arttrlmasdr. Ancak DC elektrik makinalar bakm gereksinimi ve mrlerinin ksa olmas gibi nedenlerle hibrid elektrikli ara uygulamalarnda tercih edilmemektedir. HEA'larda elektrik enerjisi retimi genellikle AC kl generatrler ile salanr. retilen elektrik enerjisi DC baraya, dorultucu devreleri ile balanr

266. Generatr DC bara balants 267.

Dorultucularn, EA'larda bir dier kullanm alan da ak arj devreleridir. Aklerin ebekeden arj edilebilmesi iin kullanlan g elektronii sisteminin bir paras da dorultucu devreleridir. ebeke gerili bir kontrolsz dorultucu ile dorultulur. Daha sonra bir DC/DC evirici ile uygun arj algoritmas kullanlarak ak arj edilir,

268. Ak arj sistemi 269. eviriciler

DC-DC evirici olarak da tanmlanan eviriciler ounlukla regle edilmemi DC gerilim kaynann, kontroll bir biimde sabit DC Berilime dntrlmesi iin kullanlrlar. Regle edilmemi DC gerilim, genellikle bir kontrolsz dorultucu