Taşıtlarda volan-jeneratör mekanizması ile beslenen elektrik motorlu karma güç sistemi

Abstract

Günümüzde güç bölmeli karma tahrikli taşıt (Power-Split Hybrid Electric Vehicle) yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tip taşıtlarda bulunan jeneratörün (MG1) mili içten yanmalı motor tarafından tahrik edilerek elektrik enerjisi üretilmektedir. Ayrıca elektrikli tahrik motoru olarak kullanılan ikinci elektik makinesine (MG2) ile elektrik enerjisi üretilebilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında jeneratör ve volan millerinin bir kavrama vasıtasıyla birleştirilmesi neticesinde oluşan mekanizma tasarlanmıştır. Bu tasarım volanın sahip olduğu dönme kinetik enerjisinin jeneratörde elektrik enerjisine dönüştürülmesi prensibine dayandırılmıştır. Taşıt rejeneratif frenleme yaptığı durumda MG2 tarafından üretilen elektrik ile batarya şarj edilmektedir. Tasarlanan mekanizma ile üretilen elektriğin MG2 tarafından anlık olarak kullanılabilmesi amaçlanmıştır. Bu çerçevede karma tahrikli taşıtın hareket mekaniğinin ve ilgili alt bileşenlerinin tasarımı dinamik eşitlikler çıkarılarak yapılmıştır. İlgili analizler Simulink ortamında nümerik metotlarla gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçlarına göre tasarlanan mekanizmanın, düşük hız değerinde 12 saniye boyunca 5 kW güç ile enerjisinin tüketilerek tahrik motorunu beslediği görülmüştür öte yandan yüksek hız değerinde 28.2 kW güç ile enerjisinin tüketilerek tahrik motorunu 40 saniye boyunca beslediği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Hibrit Elektrikli Taşıt, Yüksek Hızlı Volan, Planet Dişli Sistemi

Nowadays, power–split hybrid electric vehicles are widely used. The shaft of the generator (MG1) in this type of vehicle is driven by the internal combustion engine and electrical energy is generated. In addition, electrical energy could be produced with the second electric machine (MG2), which is used as an electric drive motor. When the vehicle performs regenerative braking, the battery is charged with the electricity produced by the MG2. Within the scope of this thesis, the mechanism formed as a result of combining the generator and flywheel shafts using a clutch is designed. This is based on the principle of converting the rotational kinetic energy of the flywheel into electrical energy in the generator. In this framework, the design of the motion mechanism and related sub-components of the mixed drive vehicle was made by extracting the dynamic equations. Dynamic expressions are arranged in state-space matrix format for the application of control theory. Related analyzes were carried out in Simulink Environment by numerical methods. According to the results of the analysis, it was observed that the designed mechanism fed the drive motor by consuming its energy with 5 kW of power for 12 seconds at low speed, on the other hand, its energy was consumed with 28.2 kW of power and fed the drive motor for 40 seconds. Keywords: Hybrid Electric Vehicle, High Speed Flywheel, Planetary Gear System