Akademik Veri Yönetim Sistemi
ÖZDEMİR A. T., ÖNSES M. S., ÜSTKOYUNCU N.
TÜBİTAK Projesi, 2020 - 2027
Tipik bir içten yanmalı motora sahip binek araç yılda 4.6 ton karbondioksit üretiyor. Fosil yakıtların tükenmekte olması ve artan karbon emisyonu elektrikli araçlara (EA) olan ilgiyi artırmaktadır. Toplam EA sayısının 2005 yılında 1.890 adet, 2018 yılında 5.122.460 adet olduğu ve 2025 yılında 100.000.000 adete ulaşacağı düşünülmektedir. Bu rakamlar EA’ların gelecekte içten yanmalı motora sahip araçların (İYMA) yerini tamamen alacağı açıktır. Avrupa Birliği ülkelerinde başlayan regülasyonlar sayesinde elektrikli araç satışlarını artırmaktadır. Hatta Norveç’te satılan her iki araçtan biri artık EA’dır. EA yönünde sağlanan avantajlar ve İYMA için oluşan kısıtlamalar, EA pazarını büyütmektedir. Bu pazar sadece araç olarak düşünülemez, enerji depolama birimleri, enerji yönetim sistemleri ve elektrik motor sürücü sistemleri olarak temel üç grupta toplanabilir.
Elektrikli araçlar binek, askeri ve iş makinaları gibi sınıflara ayrılabilirler. Her bir kategorinin ihtiyaçları neticesinde kendine özel gereksinim ve nitelikte alt bileşenleri gelişmiştir. Askeri araçlar ve iş makinaları genellikle ağır ve güçlü olmak durumundadır. Bu araç gurubu özelleşmiş enerji hücrelerine, karmaşık batarya yönetim sistemlerine ve güçlü sürücülere ihtiyaç duyar. Bu proje kapsamında kalkış ve tırmanma akımlarını sağlayacak süperkapasitörler, hızlı şarj/geri kazanım üniteleri ve motor sürücüleri konularında çalışılarak güçlü elektrikli araçlar için elektrik tahrik sistemlerinin temel omurgası şekillendirilecektir.
EA’lar, motor sürücü sisteminin gelişmiş özellikleri sayesinde İYMA’larla karşılaştırıldığında daha geniş bir hız skalası içerisinde, yüksek tork üretebilme kabiliyeti, yüksek yokuş tırmanma performansı ve yüksek enerji verimliliği gibi bir araçtan beklenen pek çok avantajı bünyesinde barındırmaktadır. EA’ların tahrik sisteminin en temel bileşenlerinden olan bu elektrik motor sürücü sistemi ise elektrik motoru ve bu elektrik motorunun istenilen şartlarda çalışmasını sağlayan sürücü ünitesinin birleşiminden oluşmaktadır. Günümüzde elektrikli araçlarda indüksiyon motor (İM), sürekli (sabit) mıknatıslı senkron motor (SMSM), anahtarlamalı relüktans motor (ARM) ve senkron relüktans motorlar (SRM) gibi birbirleri ile kıyaslandığında çok farklı yapıya, avantaj ya da dezavantaja sahip elektrik motorları ve bu motorlara ait sürücü üniteleri kullanılabilmektedir. Bu kapsamda ilgili proje çerçevesinde ihtiyaç duyulacak gereksinimleri karşılayacak bir elektrik motoru sürücü sisteminin geliştirilmesi amaçlanmaktadır.
Elektrikli araçlar gibi elektrik enerjisinin kablo olmaksızın sağlanması gereken durumlarda, enerji depolama birimlerinin kullanımı kaçınılmazdır. Enerji depolama birimlerinden uygun şekilde faydalanabilmek ve bu birimlerin sağlıklı bir şekilde çalışmasını mümkün kılmak için enerji yönetim sistemleri bir zorunluluktur. Farklı nitelikteki elektrik enerjisi kaynaklarını enerji depolama birimleri için uygun hale getirerek, şarj işleminin yapılmasını sağlayan enerji yönetim sistemi, farklı anlarda ve durumlarda enerji depolama birimlerinin sağlıklı bir şekilde çalışmasını sağlamakla da görevlidir. Elektrik motor sürücü sistemi için gerekli elektrik enerjisinin sağlıklı bir şekilde sağlanmasını ve aracın güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlayabilecek bir enerji yönetim sisteminin geliştirilmesi ilgili projenin hedeflerinden birisidir.
Süperkapasitörler, pillere kıyasla daha yüksek güç yoğunluğu, uzun çevrim ömrü ve hızlı şarj/deşarj özellikleri ile ön plana çıkmaktadır. Bu proje kapsamında özellikle nanoteknoloji tabanlı malzemeler ile yüksek güç yoğunluğuna sahip süperkapasitörlerin üretilmesi hedeflenmektedir. Süperkapasitör hücrelerinin üretiminde nanoskobik boyutlarda mangan oksit, grafen ve nanofiber formunda iletken polimerlerin kullanılması araştırılacaktır. Süperkapasitör üretiminde kullanılacak nanomalzemelerin sentezi ve karakterizasyonu Erciyes Üniversitesi Nanoteknoloji Uygulama ve Araştırma Merkezi (ERNAM) altyapısı kullanılarak gerçekleştirilecektir.