Hibrit Elektrikli TaşıtlarHibrit Elektrikli Taşıtlar

Hibrid elektrikli taşıtlara yönelimin gerekçeleri

• Yakıt ekonomisi• Egzoz emisyonları• Yönetmelikler, Regülasyonlar• Uzun menzil• Yüksek performans• Vergi avantajları (Beklenen)

Hibrid elektrikli taşıtlara yönelimin gerekçeleri

• Hibrid taşıt iki ya da daha fazla tahrik organı kullanan bir araçtır. Tipik bir hibrid elektrikli taşıtta bir içten yanmalı motorla birlikte bir de elektrik motoru taşıtı tahrik etmek üzere kullanılmaktadır. İki farklı tahrik organı kullanımında hedef her iki tahrik organının da en avantajlı yanlarını bir arada değerlendirmektir. Verimliliğin arttırılması enerji yönetiminin görevidir.

Hibrid elektrikli taşıtlara yönelimin gerekçeleri

• Hibrid taşıt uygulamasının birincil amaçlarından biri rejeneratif frenleme ile fren enerjisinin geri kazanımıdır. Dolayısıyla bir hibrid taşıt tasarım prosesinin önemli bir aşaması gerçek seyrin modelinin yapılması ve bu modelle rejeneratif fren enerjisi geri kazanımının maksimum düzeyde gerçekleşmesini sağlamak üzere hibrid komponentlerin boyutlarının belirlenmesidir.

Hibrid elektrikli taşıtlara yönelimin gerekçeleri

• Seyir modelinde, hibrid taşıtın simüle edilmesi yanında optimizasyon için kullanılacak seyir çevriminin de seçimi rol oynamaktadır. Bu seçim sonrası gerek elektrik motorunun, gerekse batarya sisteminin boyutları etüd edilebilmektedir.

• Seyir çevrimlerinin farklı seçenekleri mevcuttur.

Seyir çevrimleri

• Avrupa çevrimi

Seçilen taşıt için bir çevrimde harcanan ve fren nedeniyle atılan enerji:

Boş taşıt

1,94 kWh -0,36 kWh (%19)

Yüklü taşıt

2,73 kWh -0,73 kWh (% 27)

Seyir çevrimleri

• Amerikan HEV çevrimi

Seçilen taşıt için bir çevrimde harcanan ve fren nedeniyle atılan enerji:

Boş taşıt

Yüklü taşıt

EPA US06 Cycle (not OVC capable)

0

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500 600 700

Time [s]

Sp

eed

[km

/h]

Hibrid elektrikli taşıtlara yönelimin gerekçeleri

• Hibrid taşıt uygulamasında ikinci bir avantaj da içten yanmalı motorun rölanti durumlarında stop edilebilmesine olanak vermesidir. Böylece egzoz ve gürültü emisyonlarında önemli düşüşler elde edilebilmektedir.

Hibrid konusunda yapılan çalışmalar

• Hibrid taşıtların seri ve paralel olarak ayrılan iki ana tipi olmakla birlikte seri tipte üretimin pahalı, verimin düşük olması nedeniyle üretime geçen uygulamaların büyük bir bölümü paralel hibrid şeklinde yapılmaktadır.

Hibrid konusunda yapılan çalışmalar

• PSAT ve ADVISOR benzetimleri ile performans ve emisyon hesapları (Foreward facing / Backward facing approach)

• Seyir çevrimleri• Kontrol sistemleri• Future Truck projesi• Piller ve Elektrik motoru araştırmaları• Ticari geliştirme çalışmaları

PSAT

• Kayış tahrikli alternatör/marş motoru 3.5 kW, (Toyota Crown), 4 kW, (HyTrans Ford), Motoru durdurma

çalıştırma, sınırlı destek

• Kranka bağlı motor/jeneratör 4-10 kW, (Honda Insight, Honda Civic, GM Silverado), Motoru durdurma

çalıştırma, Güç desteği, Rejeneratif frenleme

• Seri/Paralel tahrikli hibrid ~40 kW, (Toyota Prius, Ford Escape, Nissan Tino), Motoru durdurma

çalıştırma, Güç desteği, Rejeneratif frenleme, Elektrikle tahrik

• Birleşik sistem 16.5 kW ön -18 kW arka, (Toyota Estima 4WD), Motoru durdurma

çalıştırma, Güç desteği, Rejeneratif frenleme

• Seri ve yakıt pilli taşıtlar ~80 kW, Jeep Commander Concept (Fuel Cell), Elektrikli tahrik

Hibrid taşıt tipleri

Hibrid taşıt tipleri

SAE Paper 2003-01-2307

SAE Paper 2003-01-2307

[10]

• 42 V systems limit => 12 kW [10]• 150 V systems limit => 40 kW [10]• 50 V'un üzerinde şasiyi negatif hat olarak kullanmak mümkün değil [10]

Ford Escape

Toyota Prius

Toyota Prius I Toyota Prius II

max. Leistung VKM [kW]

max. Drehmoment VKM [Nm]

max. Leistung E-Motor [kW]

max. Drehmoment E-Motor [Nm]

max. Batterieleistung [kW]

Höchstgeschwindigkeit [km/h]

43 bei 4000 min-1 53 bei 4000 min-1

102 bei 4000 min-1 112 bei 4000 min-1

30 bei 940 bis 2000 min-1 33 bei 1040 bis 5600 min-1

305 bei 940 min-1 350 bei 400 min-1

21 25

CO2-Emissionen [g / km] 140 140

150 (JP) 170 (EU)

Toyota Prius

E1E2

VKM Generator

Fahrmotor

E1E2

VKM Generator

Fahrmotor

Aufbau & Funktion Toyota Prius-Getriebe

E1E2

VKM Generator

Fahrmotor

E1E2

VKM Generator

Fahrmotor

E1E2

VKM Generator

Fahrmotor

- Güç desteği

E1E2

VKM

Generator

E1E2

VKM Generator

Fahrmotor

Aufbau & Funktion Toyota Prius-Getriebe

Toyota Prius

Toyota Estima CVT+4WD

SAE Paper 2002-01-0931

Hibrid taşıtlarda beklenen özellikler

• Motor durdurma çalıştırma

• Hızlanma desteği

• Güç desteği• Frenlemede geri kazanım

• Yüksek verimli bölgede çalışma

• Motoru geçici rejimde daha az kullanma

Hibrid taşıtların zayıf yanları

• Ağırlık• Maliyet• Bakım masrafları (Pil ömrü)• Pillerin geri dönüşümü