Elektrikli araç tahrik sistemleri için sürekli mıknatıslı senkron motor tasarımı

Abstract

Dünya nüfusundaki artış, beraberinde ulaşım sıkıntısını da ortaya çıkarmıştır. Trafiğe çıkan araç sayısı her geçen gün artış göstermektedir. Bu durumda ulaşım sektöründe kullanılan içten yanmalı motora sahip olan araç sayısındaki artış, çevreye salınan CO2 miktarını da artırmıştır. Günümüzde dünyada kullanılan enerjinin büyük bir kısmı fosil enerji kaynaklarından karşılanmakta olup bu enerjinin % 26 gibi büyük kısmı da ulaşım sektöründe kullanılmaktadır. Bunun akabinde enerji kullanımına bağlı olarak ulaşım araçları % 26 CO2 emisyonu oluşturmaktadır [1]. Günümüzde yaygın olarak kullanılan içten yanmalı motorlu araçların yerine daha az çevre kirliliğine yol açan ve çevre dostu olan elektrikli araçların kullanımı her geçen gün artmaktadır. Elektrikli araçların tahrik sistemlerinde kullanılan elektrik motorları ve güç kaynağı olan batarya sistemleri üzerine daha uzun menzilli ve yüksek performanslı elektrik araçların üretilebilmesi amacıyla literatürde yapılmış olan çok sayıda çalışma bulunmaktadır [2]. Elektrikli araçlarda kullanılan elektrik motorunun da, elektrikli aracın menzili, verimliliği ve performansı üzerinde önemli bir rolü vardır. Bu doğrultuda elektrikli araç üreticileri tarafından farklı özellikler sahip elektrik motorları tercih edilmektedir [3].Bu tez çalışması, elektrikli araç motoru tasarımı ve benzetim çalışmaları üzerinedir. Çalışmada öncelikle elektrikli araç teknolojisinde kullanılan elektrik motorları incelenmiş ve sürekli mıknatıslı senkron motorlar üzerinde yoğunlaşılmıştır. Bu doğrultuda, Toyota firmasının üretmiş olduğu 2004 model Prius elektrikli aracının sürekli/sabit mıknatıslı senkron motor (SMSM) tasarımı temel alınmış ve ilgili motorun simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Ardından referans alınan bu motor tasarımı üzerinde farklı değişiklikler yapılarak çok sayıda tasarım ve simülasyon çalışmaları yapılmıştır. Simülasyon sonuçlarına göre en iyi değerlerin elde edildiği SMSM tasarımları seçilerek, referans alınmış SMSM yapısı ile karşılaştırılması yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: Elektrikli araçlar, elektrik motorları, sürekli mıknatıslı senkron motor

The increase in the world's population has brought along a transportation problem. The number of vehicles in the traffic is increasing day by day. In this case, the increase in the number of vehicles with internal combustion engines used in the transportation sector increased the amount of CO2 emmited into the environment. Nowadays, most of the energy used in the world is met by fossil energy resources, and 26 % of this energy is used in the transportation sector. In this case, depending on the energy use, transportation vehicles are generating 26 % of the CO2 emission. The use of Electric Vehicles (EVs), which cause less environmental pollution and are environmentally friendly, instead of internal combustion engine vehicles, which are widely used today, is increasing day by day. There are many studies in the literature about electric motors and battery systems that are used in the propulsion systems of electric vehicles in order longer-range and high-performance electric vehicles to be produced. The electric motor used in electric vehicles also plays an important role in the range, efficiency and performance of the EV. In this direction, electric motors with different characteristics are preferred by electric vehicle manufacturers.This thesis is based on the motor design and simulation studies for EVs. In the thesis, first of all, the electric motors used in Electric Vehicle technology were examined with the focus on permanent magnet synchronous motors (PMSM). In this case, permanent magnet synchronous motor design of the 2004 model Prius Electric Vehicle manufactured by Toyota was taken as a basis and the simulation of the relevant motor was carried out. After, different changes were made on this engine design, which was taken as a reference, many other designs and simulation studies were carried out. According to the simulation results, the PMSM designs with the best values were selected and compared with the referenced PMSM structure.Keywords: Electric Vehicles, electric motors, permanent magnet synchronous motor