Farklı güç aktarma sistemlerine sahip hidrojen enerjili elektrikli araçların enerji tüketimi ve geri kazanımlarının karşılaştırılması

Abstract

Otomotiv endüstrisinde elektrikli araçlara geçişin hızla arttığı günümüzde, yüksek enerji verimliliği sağlayan araç mimarilerinin tasarımı konuları oldukça önem kazanmıştır. Nitekim farklı araç mimarileri ile elde edilecek enerji tüketim ve geri kazanım değerleri bu güç ünitesinin yapısına bağlı olarak değişkenlik göstermektedir. Bu çalışma kapsamında, farklı güç aktarma sistemlerine sahip hidrojen enerjili elektrikli araçların enerji tüketimi ve rejeneratif frenleme yardımıyla geri kazanımı farklı mimariler için matematiksel model yardımıyla sayısal olarak incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Öncelikle elektrikli aracın verilen farklı iki sürüş çevrimi için güç hesabı yapılmış ve tekerlek içi, tek kademeli ve iki kademeli vites durumları için aynı elektrik motorundan çekilen ve frenlemeden kazanılan akım değerleri hesaplanmıştır. Hesaplanan akım değerlerine göre tüm güç mimarilerine ait yakıt pili hidrojen tüketimi ve süper-kapasitör şarj durumu belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre en düşük hidrojen tüketimi sırasıyla iki kademeli vites, tek kademeli vites ve tekerlek içi motor durumlarında elde edilmiştir. Bununla birlikte, en iyi şarj durumu bu sıranın tam tersi durumunda elde edilmiştir. Son olarak farklı yol eğimleri için de enerji tüketimleri ve geri kazanımları karşılaştırılmış ve yine aynı sıralamayı yansıtan sonuçlar elde edilmiştir.

Nowadays, the shifting to electric vehicles in automotive industry is increasing rapidly, and the design of high-energy efficient vehicle architectures has gained importance. The energy consumption and recovery values to be obtained with different vehicle architectures vary depending on the structure of this power unit. In this study, the energy consumption of hydrogen electric vehicles equipped with different power transmission systems and regeneration with the help of regenerative braking were investigated and compared with the mathematical model for different architectures. Firstly, the power calculation was made for the two different driving cycles of the electric vehicle, and the current values that were drawn from the same electric motor and braking were calculated for the wheel, single stage and two-step gear situations. According to the calculated current values, fuel cell hydrogen consumption and super capacitor charge status of all power architectures were determined. According to the results obtained, the lowest hydrogen consumption are obtained in two-stage gears, single-stage gears, and in-wheel motor conditions, respectively. However, the best charging state is obtained in the reverse order. Finally, energy consumptions and recoveries are compared for different road slopes, and results were obtained reflecting the same order.