Ahmet YILDIZ, Mert Ali ÖZEL, Osman KOPMAZ

FARKLI GÜÇ AKTARMA SİSTEMLERİNE SAHİP HİDROJEN ENERJİLİ ELEKTRİKLİ ARAÇLARIN ENERJİ TÜKETİMİ VE GERİ KAZANIMLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

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 süperkapasitör 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.

Anahtar Kelimeler:

Elektrikli Araç, Güç Aktarma, Enerji Tüketimi, Geri Kazanımı

COMPARISON OF ENERGY CONSUMPTION AND RECOVERY OF HYDROGEN POWERED ELECTRIC VEHICLES WITH DIFFERENT POWER TRANSMISSION SYSTEMS

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 which 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 supercapacitor 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.

Keywords:

Electric Vehicle, Power Transmission, Energy Consumption, Recovery,

PDF

___

1. Bottiglione F., De Pinto S., Mantriota G., Sorniotti A., 2014. Energy Consumption of a Battery Electric Vehicle with Infinitely Variable Transmission. Energies, 7 (12), 8317-8337.
2. Bottiglione F., Contursi T., Gentile A., Mantriota G. 2014. The Fuel Economy of Hybrid Buses: The Role of Ancillaries in Real Urban Driving. Energies, 7 (7), 4202-4220.
3. Yildiz A., Kopmaz O., 2017. A study on the basic control of speed ratio of the CVT system used for electric vehicles. International Journal of Advances in Engineering & Technology 10 (2), 201-209.
4. Bayar K., 2018. Farklı Elektrikli Araç Mimarilerinin Taşıt Dinamiği Performansı Açısından Karşılaştırılması. OTEKON 2018, Bursa, Turkey.5. Capasso C., Veneri O., 2017. Integration between super-capacitors and ZEBRA batteries as high performance hybrid storage system for electric vehicles. Energy Procedia, 105(2017) 2539-2544.
6. Chang X., Ma T., Wu R., 2018. Impact of urban development on residents’ public transportation travel energy consumption in China: An analysis of hdrogen fuel cell vehicles alternatives. International Journal of Hydrogen Energy, doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.09.099.
7. Kaya K., Hames Y.,2018. Two new control strategies: For hydrogen fuel saving and extend the life cycle in the hydrogen fuel cell vehicles. International Journal of Hydrogen Energy, In press.
8. Liang J., Walker P.D., Ruan J., Yang H. Wu J., Zhang N., 2019. Gearshift and brake distribution control for regenerative braking in electric vehicles with dual clutch transmission. Mechanism and Machine Theory, 133(2019) 1-22.
9. Mo W., Walker P.D., Zhang N.,2019. Dynamic analysis and control for an electric vehicle with harpoon-shift synchronizer. Mechanism and Machine Theory, 133(2019) 750-756.
10. Mo W., Walker P.D., Fang Y. Wu J., Ruan J., Zhang N., 2018. A novel shift control concept for multi-speed electric vehicles. Mechanical Systems and Signal Processing. 112(2018) 171-193.
11. Tie S.F., Tan C.W., 2013. A review of energy sources and energy management system in electric vehicles. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 20(2013), 82-102.
12. Wen H.H., Chen W., Hui J., 2018. A single-pedal regenerative braking control strategy of accelerator pedal for electric vehicles based on adaptive fuzzy control algorithm. Energy Procedia, 152 (2018) 624-629.
13. Xiong H., Liu H., Zhang R., Yu L., ZongZ., Zhang M., Li Z., 2019. An energy matching method for battery electric vehicle and hydrogen fuel cell vehicle based on source energy consumption rate. Internatiional of Hydrogen Energy, In press.
14. Xu W., Chen H., Zhao H., Ren B. Torque optimization control for electric vehicles with four in-wheel motors equipped with regenerative braking system. Mechatronics 57 (2019) 95-108.
15. Zhang L., Cai X., 2018. Control strategy of regenerative braking system in electric vehicles. Energy Procedia, 152(2018) 496-501.