ELEKTRİKLİ ARAÇLARIN ÇALIŞMA PRENSİBİ

Elektrikli araçlar (İngilizce: Electric Vehicles, EVs), geleneksel içten yanmalı motorlara sahip araçlara alternatif olarak geliştirilen, elektrik enerjisini kullanarak hareket eden yenilikçi bir taşıt teknolojisidir. Çevre dostu olmaları, düşük enerji maliyetleri ve verimlilik avantajları sayesinde otomotiv endüstrisinde büyük bir dönüşüm yaratmaktadır. Elektrikli araçların çalışma prensibi dışardan göründüğünden içten yanmalı motorlu araçların çalışma yapısına benzese de motor tipi farklı olduğundan çalışma prensibi farklıdır.

Elektrikli araçların çalışma prensibi dışardan göründüğünden içten yanmalı motorlu araçların çalışma yapısına benzese de motor tipi farklı olduğundan çalışma prensibi farklıdır.

Elektrikli Araçların Çalışma Prensibi En Önemli Bileşenler Nelerdir?

Bir elektrikli araç, temel olarak aşağıdaki ana bileşenlerden oluşmaktadır:

Elektrik Motoru: Aracın hareket etmesini sağlayan ana bileşendir. Genellikle DC motorlar, AC asenkron motorlar veya sabit mıknatıslı senkron motorlar tercih edilir.

Batarya (Pil) Paketi (Battery Pack): Elektrik enerjisinin depolandığı lityum-iyon ya da lityum-polimer bataryalardan oluşur.

Güç Elektroniği Kontrolörü: Bataryadan gelen elektriğin motorları kontrol etmesini sağlar.

Dönüşüm Mekanizması (Inverter): Elektrik motorlarının kullandığı akım tipine göre (AC veya DC) uygun dönüşümler yapar.

Araç Yönetim Sistemi (BMS – Battery Management System): Batarya sıcaklığını, voltajı ve genel sağlığını izler ve optimize eder.

Rejeneratif Frenleme Sistemi: Frenleme sırasında kaybedilen kinetik enerjinin geri kazanılmasını sağlar.

Araç Kontrol Sistemi (VCS – Vehicle Control System): Kullanıcının gaz pedalı, frenleme ve yönlendirme komutlarını algılayarak, aracın hareketini yönetir.

Elektrikli Araçların Çalışma Prensibi Hangi Tip Elektrik Motorları Kullanılır?

Elektrikli araçlarda yaygın olarak sabit mıknatıslı senkron motorlar (PMSM), asenkron (indüksyon) motorlar ve DC motorlar kullanılır.

Sabit Mıknatıslı Senkron Motor (PMSM)

Stator ve rotor arasındaki manyetik alan farkı nedeniyle tork oluşturur. Yüksek verimlilik sunar ve performans avantajları sağlar. Yüksek verimlilik ve yüksek tork yoğunluğu ile kompakt yapıdadırlar. Nadir toprak mıknatıslarına bağımlılık nedeniyle yüksek maliyeti olabilir. Genelde Tesla Model 3, BMW i3, Nissan Leaf gibi birçok modern elektrikli araçta senkron motor kullanılır.

Asenkron Motor (İndüksiyon Motoru)

Asenkron motorda rotor ve stator arasındaki manyetik alan etkileşiminden kaynaklanan indüksiyon akımı sayesinde döner. Tesla gibi bazı elektrikli araç üreticileri bu motor türünü tercih etmektedir. Dayanıklı ve yüksek hızlarda verimlidirler. Nadir toprak mıknatıslarına ihtiyaç duymazlar. Düşük hızlarda daha düşük verimliliğe sahiptirler ve daha karmaşık kontrol gerektirir.

Elektrikli araçlarda asenkron motor kullanılan modelleri bulunmaktadır.

DC Motorlar

Fırçalı ve fırçasız türleri bulunur. Fırçasız DC motorlar (İngilizce: BLDC – Brushless DC Motor) daha verimli olup günümüzde elektrikli araçlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Verimlilikleri yüksektir ve uzun ömürlüdürler. Bakım gerektirmezler. Motorun kontrolü karmaşıktır dolayısıyla yüksek maliyetli olabilirler. Elektrikli scooter’lar, hafif ticari araçlar ve bazı elektrikli otomobillerde kullanılır.

Elektrikli Araçlardaki Batarya Teknolojisi Nasıldır?

Elektrikli araçlarda enerji depolama sistemleri kritik öneme sahiptir. En yaygın batarya türleri aşağıda belirtilmiştir.

Lityum-İyon Bataryalar (Li-Ion): Yüksek enerji yoğunluğu ve uzun ömrü ile en yaygın seçenektir. Günümüzde elektrikli araçlarda en yaygın kullanılan batarya türü Lityum-İyon (Li-Ion) bataryalardır.

Neden Lityum-İyon Bataryalar Tercih Ediliyor?

Yüksek Enerji Yoğunluğu: Daha fazla enerji depolayarak uzun menzil sunar.

Düşük Ağırlık: Geleneksel kurşun-asit veya nikel-metal hidrit (NiMH) bataryalara kıyasla daha hafif ve kompakt tasarıma sahiptir.

Uzun Ömür: Şarj-deşarj döngü sayısı yüksektir, yani daha uzun ömürlüdür. (Genellikle 1000-2000 şarj döngüsü)

Daha Hızlı Şarj: Modern hızlı şarj teknolojileriyle %80 şarja 30 dakikada ulaşabilir.

Düşük Kendi Kendine Deşarj Oranı: Uzun süre kullanılmasa bile enerji kaybı azdır.

Geri Dönüştürülebilir: Çevre dostu üretim süreçleri ve geri dönüşüm imkanları gelişmektedir.

Lityum-İyon Bataryalar (Li-Ion), yüksek enerji yoğunluğu ve uzun ömrü ile en yaygın seçenektir.

Diğer Batarya Teknolojileri

Lityum Demir Fosfat (LiFePO4): Daha uzun ömürlüdür ve daha güvenlidir ancak enerji yoğunluğu daha düşüktür. 

Katı Hal Bataryalar (Solid-State): Gelecekte elektrikli araç teknolojisinde devrim yaratacak, şu an kullanılan bataryalara göre alternatif olabilecek bu bataryalar daha hafif ve daha verimli batarya teknolojisidir.

Elektrikli Araçlarda Güç Elektroniği ve Sürücü Kontrol Mekanizmaları

Elektrikli araçlarda güç elektroniği, bataryadan gelen DC enerjiyi motorun ihtiyaç duyduğu AC enerjiye çeviren inverter sistemi üzerine kurulur. Bu sistemin bölümleri şunlardır:

İnverter: DC’yi AC’ye çevirir ve motorun dönme hızını kontrol eder. Bataryadan gelen DC (doğru akım) enerjisini, elektrik motorunun çalışması için gerekli olan AC (alternatif akım) enerjisine dönüştürür. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) tabanlı invertörler günümüzde en yaygın kullanılan teknolojidir. Yüksek verimlilik sunar, yüksek akımlarda çalışabilir ve düşük kayıplara sahiptir.

DC-DC Dönüştürücüler: Batarya gerilimini aracın elektronik sistemlerine uygun hale getirir. lektrikli araçlardaki yüksek voltajlı batarya sistemlerinden gelen gücü, düşük voltajlı (12V veya 48V) araç elektroniği sistemleri için uygun hale getirir. En çok yüksek frekanslı anahtarlamalı DC-DC dönüştürücüler (buck-boost konvertörler) kullanılır.

Motor Sürücü (Motor Driver): Motorun dönme hızını ve torkunu ayarlar. En çok vektör kontrollü (FOC – Field Oriented Control) sürücüler en yaygın kullanılan teknolojidir. Hassas hız ve tork kontrolü sağlar.

Günümüzde en çok kullanılan güç elektroniği teknolojisi, IGBT tabanlı invertörlerdir çünkü yüksek güç seviyelerinde çalışabilen, uygun maliyetli ve güvenilir bir çözümdür. Ancak, Silisyum Karbür (SiC) teknolojisi hızla gelişmekte olup Tesla, Porsche ve Mercedes gibi üreticiler tarafından benimsenmektedir. Gelecekte SiC ve GaN tabanlı sistemler sayesinde güç elektroniği daha verimli, daha hafif ve daha küçük hale gelecektir.

Günümüzde en çok kullanılan güç elektroniği teknolojisi, IGBT tabanlı inverterlerdir çünkü yüksek güç seviyelerinde çalışabilen, uygun maliyetli ve güvenilir bir çözümdür.

Elektrikli Araçlarda Rejeneratif Frenleme Nedir?

Elektrikli araçlarda rejeneratif frenleme, kinetik enerjiyi tekrar bataryaya geri kazanım sağlayan sistemdir. Bu sistem sayesinde enerji verimliliği artarken, batarya menzili de optimize edilir. Çift yönlü invertörler ve süper kapasitör destekli sistemler. Tesla, BMW ve Nissan gibi markalar bu sistemleri kullanmaktadır.

Elektrikli araçlar, güç elektroniği, batarya teknolojileri, motor sistemleri ve rejeneratif frenleme gibi karmaşık teknik bileşenlerden oluşur. Geleneksel içten yanmalı motorlara kıyasla çok daha verimli ve düşük bakım maliyetine sahiptir. Gelecekte, enerji depolama teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte elektrikli araçların menzil ve performansı daha da artacaktır.

Artık elektrik ve elektronik sektöründe teklif talebi bırakmak sadece 1 dakika! Talep formunu doldur, talebini gönder, en uygun tedarikçilerle eşleşin!

Elektrik ve Elektronik İle İlgili Ürün Veya Proje, Keşif, Taahhüt Hizmet İhtiyaçlarınız İçin Yeni Nesil Çözüm Platformu Elektraverse, sizlere en uygun tedarikçileri buluyor.

Elektraverse, elektrik, elektronik ve enerji sektörüne özel olarak geliştirilen, yapay zeka destekli dijital tedarik platformudur. Talebinizi ücretsiz olarak talep formunu doldurarak oluşturun, sistemimiz ihtiyaçlarınızı analiz ederek sizi en uygun tedarikçilerle otomatik olarak eşleştirsin. 

İhtiyacınız olan talebinizi ücretsiz olarak gönderin, en uygun ürün veya hizmet tedarikçileriyle eşleşin!

Hızlı Teklif Al

Teklif Talebi İçin Formu Doldur
Paylaş