Türkçe
Giriş Kayıt Ol

Elektrikli Araç Nasıl Çalışır ?

tarihinde gönderildi
Tarihi sandığınızdan daha eskilere dayanan elektrikli otomobiller, yakın gelecekte fosil yakıtlarla çalışan kardeşlerini tarihin tozlu raflarına kaldırmaya hazırlanıyorlar. Bugün elektrikli otomobillerin tarihine, geleceğine, gelişimine ve nasıl çalıştığına bakacağız.

Fosil Yakıtlı Araçlardan Önce Elektrikli Araçlar Vardı

Fosil Yakıtlı Araçlardan Önce Elektrikli Araçlar Vardı
Elektrikli Araçların Tarihi

Çoğu insan için elektrikli otomobilin yeni bir buluş olmadığını öğrenmek şaşırtıcı olabilir.
Hatta fosil yakıtla çalışan araçlardan önce  elektrikli araçların bulunduğunu öğrenmek daha da şaşırtıcı olacaktır.

1828 yılında at arabaları birincil ulaşım şekli iken Macaristan, Hollanda ve ABD'deki bazı mucitler ilk küçük ölçekli elektrikli araçları yaptılar. 

1832’de Robert Anderson ilk tam elektrikli aracı geliştirdi, araç gücünü tekrar şarj edilemeyen bataryalardan alıyordu.

1859'da Fransız fizikçi Gaston Plante’nin kurşun asitli şarj edilebilir aküleri icat etmesi, elektrikli otomobilin devrimine yardımcı oldu. 

1881 yılında, Camille Faure aküleri önemli ölçüde geliştirti iyileştirmeleri, akülerin kapasitesini büyük ölçüde artırdı.

Gelişen Akü Teknolojisi, Pazar Payını Artırıyor

Gelişen Akü Teknolojisi, Pazar Payını Artırıyor
Akü teknolojisinin gelişimi sonucunda 1891’de William Morrison, Amerika Birleşik Devletleri'nde ilk başarılı elektrikli otomobili üretti. elektrikli otomobiller giderek pazarda yerini arttıyordu. Bunun sonucu olarak 1897 yılının başlarında Londra sokaklarında elektrikli taksiler hizmet vermeye başladı.

Ünlü Mucit Thomas Edison Elektrikli Otomobil İçin Çalışıyor

Ünlü Mucit Thomas Edison Elektrikli Otomobil İçin Çalışıyor
Elektrikli otomobilin gelecekte de kullanılacağını inanan Thomas Edison 1899 yılında otomobiller için uzun ömürlü, güçlü bir pil yaratma çalışmalarına başlar. Araştırmaları alkalin pilde bazı iyileştirmeler sağlamasına rağmen, Edison başlamasından on yıl sonra bu çalışmaları bırakır.

1900 lerin başı Elektrikli otomobillerin en parlak dönemiydi. ABD’de üretilen 4.192 otomobilin yüzde 28'i elektrikliydi ve  New York, Boston ve Chicago’daki araçların 3’te 1‘i de elektrikliydi, aynı dönemde elektrikli otomobiller kadar elektrikli bisikletlerin de popüler olduğunu da söylemeden geçmeyelim.

Benzinli Araçlar Tahta Oturuyor

Benzinli Araçlar Tahta Oturuyor
1908 yılına gelindiğinde Henry Ford elektrikli otomobillerin tahtını sarsacak olan ‘’Model T’’ yi tanıttı. 

1912’de Charles Kettering ilk elektrikli otomobil marş motorunu icat etti. Kettering'in buluşu benzinli motorları, krank milini dışarıdan çevirerek çalıştırma dönemi kapattı ve kullanıcılara büyük bir kolaylık sundu.

Benzinli araçlara zaman içinde yenilmeye başlayan elektrikli araçlar 1920 lere gelindiğinde karlı bir ticari ürün olma özelliğini yitirmiştir. Daha uzun mesafeleri kat edebilen, beygir gücü daha yüksek olan benzinli araçlar, benzin istasyonlarının da yaygınlaşmasıyla otomotiv sektörünün tahtına oturmuşlardır.

Beygür Gücü Nedir ?

Beygür Gücü Nedir ?
Burada kısaca beygir gücü ne demek ona değinelim; Bu tabir İskoçyalı mühendis ve fizikçi James Watt tarafından, ürettiği buhar makinelerinin iş yapabilme yeteneklerini müşterilerinin kolayca anlaması için geliştirmiştir. 1 beygir gücü, 75 KG ağırlığındaki bir yükün 1 saniyede 1 metre yukarı kaldırılması için gereken güce eşittir.

Ay’da Bir Elektrikli Araç

Ay’da Bir Elektrikli Araç
1960 ve 70’lerde hızlıca yükselmeye başlayan petrol fiyatları ve çevresel bilincin gelişmesi hem tüketicilerin hem de üreticilerin elektrikli arabalara olan ilgisini yeniden uyanmasına sebep olmuş, birçok büyük ve küçük otomobil üreticisi alternatif yakıtlı araçlar için kolları sıvamıştır. Şirketler ardı ardına prototipler tasarlayıp tanıtırken, 31 Temmuz 1971'de  Apollo 15 göreviyle Ay’a giden ‘’Lunar Rover’’, Ay’da yürüyen ilk elektrikli araç oldu. 

1990’lara gelindiğinde otomobil üreticileri, popüler araç modellerini elektrikli araçlara dönüştürmeye başlayarak, benzinli araçlara yakın hız ve performans elde etmelerini sağlamaya başladılar. Ayrıca hibrit modeller üzerine yapılan çalışmalar da yoğunlaştırıldı.

Elektrikli Araçların Pil Maliyetleri Hızla Düşüyor

Elektrikli Araçların Pil Maliyetleri Hızla Düşüyor
2000 yılından sonra batarya teknolojisinin ilerlemesiyle daha çok gündeme gelmeye başlayan elektrikli otomobiller, 2006’da Tesla Motors’un sektöre atılımıyla bir daha gündemden düşmediler ve günümüzde de yükselişlerini hızla sürdürüyorlar. 

Günümüzde bir elektrikli aracın en pahalı parçası olan pillerinin maliyeti son 8 yılda % 77 düştü ve bu maliyetin ilerleyen zamanlarda daha da düşeceği öngörülüyor. Avantajları giderek artan elektrikli otomobiller, içten yanmalı motora sahip araçlara göre birçok artıya da sahip.

Elektrikli Araçların Avantajları

Elektrikli Araçların Avantajları
Elektrikli otomobiller; yakıt masrafını % 80 ‘in üzerinde düşürürler. Yüksek yakıt verimliliği sağlarlar: benzinli araçlar yakıt enerjisinin %35 ini, elektrikli araçlar yakıt enerjisinin %80’ini hareket enerjisine çevirirler. Sıfır emisyonla çalışır ve çevreyi kirletmezler. Sessiz çalışırlar. Yüksek beygir gücü ve tork sunarlar. Yüzlerce parça içeren karmaşık bir yapıları olmadığı için bakım masrafları normal araçlara göre çok düşüktür: önceleri bu tarz araçlar için pil değişimi büyük bir maliyet olarak görülüyordu ancak gelişen pil teknolojisiyle firmalar, pillerine 160.000 km veya 8 yıla kadar garanti veriyorlar. Bunları Elektrikli araçların artıları olarak sayabiliriz.

Elektrikli Araçların Dezvantajları

Elektrikli Araçların Dezvantajları
Buna karşın Elektrikli otomobillerin eksi yönleri de var. Öncelikle ilk alım maliyetleri halen normal araçlara göre yüksek. Menzilleri geliştirilmiş olsa da uzun bir yola gitmek için henüz tam elverişli değiller. Uzun süren şarj süreleri ve şarj istasyon ağının yeterince yaygınlaşmamış olması da ayrı bir problem.
Bataryaların ağırlığı verimliliği düşüren ayrı bir etken. Bugün 2018 model bir Toyota Corolla 1280 Kg iken 2018 bir Tesla Model S 2108 Kg ağırlığında.

Yine de bu eksiler zaman içerisinde tamamen giderilemeseler bile hafifletilecek ve elektrikli otomobiller, büyüyen pazar paylarını artırmaya devam edecekler.

Elektrikli Otomobiller Nasıl Çalışırlar

Elektrikli Otomobiller Nasıl Çalışırlar
Elektrikli otomobiller temel olarak bir kaç bileşenden oluşurlar bunlar indüksiyon motoru, güç dönüştürücü, dişli kutusu ve bataryadır. Öncelikle bu bileşenleri tanıyalım.

İndüksiyon Motoru Nedir, Nasıl Çalışır ?

İndüksiyon Motoru Nedir, Nasıl Çalışır ?
İndüksiyon motoru: İcadı 1880 lere dayanan ve  Nikola Tesla imzasını taşıyan bu motor tipine günümüzde asansörler, vinçler, çamaşır makinaları, araç silecekleri, kompresörler gibi sayısız alanda rastlayabilirsiniz. Elektrikli otomobillerin de ana motoru olan bu motor, asenkron motor olarak da bilinir. Bu motorun iki temel parçası vardır Stator ve Rotor. Stator motorun duran, Rotor ise motorun dönen kısmıdır. 

Stator iç kısımlarında oyuklar bulunan ince saç plâkalarının bir araya getirilmesi ve oyuklara bakır tel sarılmasıyla meydana gelir. Rotor, kısa devre edilmiş ince sac plâkaların bir arada paketlenmesi ve bir mile sıkıca geçirilmesi ile yapılır. Stator kısmına genelde 3 fazlı olan alternatif akım verilir, bu akım bir manyetik alan oluşturur. Bu dönen manyetik alan rotor kısmındaki akımla etkileşerek Rotor kısmını döndürür. Çok geniş devir aralıklarında rahatça çalışabilen indüksiyon motorunun devri içeriye giren alternatif akımın frekansına bağlıdır. 

Bu sayede sadece içeriye giren  gücün frekansı değiştirilerek aracın hızı ayarlanabilir. Araç geri götürülmek istendiğinde ise motora giren akımın yönünü değiştirmek yeterlidir. 
Güç dönüştürücü ise tam bu kısımda devreye girer ve pilden gelen doğru akımı, alternatif akıma çevirerek, indüksiyon motoruna giden akımın şiddetini ve dalga genişliğini ayarlar. Bu parça bir elektrikli aracın adeta beynidir.

Doğru Akım ve Alternatif Akımın Farkı Nedir ?

Doğru Akım ve Alternatif Akımın Farkı Nedir ?
Peki elektrikli araçlar neden doğru akımın, alternatif akıma çevrilmesine ihtiyaç duyarlar. Öncelikle akım, doğru akım ve alternatif akımı tanıyalım.

Bünyesinde serbest elektron bulunduran maddelerin, yani iletken maddelerin üzerine bir gerilim uygulanması ile elektronlar hareket etmeye başlar. Elektronların elektriksel olarak negatif bölgeden pozitif bölgeye hareket etmesi ile de “akım” dediğimiz olay meydana gelir.

Doğru akımda negatif bölgeden pozitif bölgeye hareket eden elektronlar sabit olarak akar. Doğru akımın akımın yönü değişmese de şiddeti değişebilir.

Alternatif Akımda ise elektronların genişliği ve yönü periyodik olarak değişir ve ayarlanabilir.

Sonuç olarak iki akıma dışarıdan bakabilseydiniz doğru akım düz bir çizgi, alternatif akım ise dalgalı bir deniz gibi görünürdü.

Günlük hayatta kullandığımız radyo, teyp, televizyon, kaynak makinesi, tren, tramvay, metro gibi cihazlar doğru akıma ihtiyaç duyarken, indüksiyon motoru dönüş hızı ve yönünün ayarlanabilmesi için alternatif akıma ihtiyaç duyar. Bu sebeple de pilde depolanan doğru akımın motora girmeden alternatif akıma çevrilmesi gerekir.

Resimde; Tesla Model 3'ün Bütün Sürüş Ünitesini Görüyorsunuz

Resimde; Tesla Model 3'ün Bütün Sürüş Ünitesini Görüyorsunuz
Dişli kutusu; İndüksiyon motoru ve güç dönüştürücü arasına konumlandırılır. Bu kutunun tek işlevi indüksiyon motorundan gelen dairesel hareketi dişliler vasıtası ile tekerlere aktarmaktır. Bu kutu küçüktür ve sadece birkaç dişliden oluşur. Her devir aralığında yüksek tork sağlayan indüksiyon motorları, içten yanmalı motorlar gibi kademeli şanzımanlara ihtiyaç duymazlar. 

Bir elektrikli aracın; motor, güç dönüştürücü ve dişli kutusundan oluşan sürüş ünitesi 1 metreden kısa ve bir golf çantasından küçüktür.

Elektrikli Araçların Batarya Teknolojisi

Elektrikli Araçların Batarya Teknolojisi
Gelelim Bataryaya, günümüzde şarj edilebilir bataryalar depolama verimlilikleri, enerji kapasiteleri, cevap verme süreleri ve fiyat, performans bakımından değişiklik göstermektedir. 

Lityum İyon, Sodyum Sülfür,  Çinko Bromin, Nikel Kadmiyum, Polisülfür Bromür, Kurşun Asit, Vanadyum Redox, Metal Hava olmak üzere birçok çeşitleri bulunur.

Çeşit bu kadar çok olsa da en yaygın kullanılan türü Lityum İyon pildir. Cep telefonları, tabletler, laptoplar, elektrikli araçlar bu pil türünü kullanırlar. Hala Lityum İyon pilleri geliştirmeye ve yeni tip daha verimli piller üretmeye çalışıyoruz. Bunlardan üzerinde en çok çalışılanı Lityum Sülfür pildir, bu teknoloji hazır olduğunda lityum iyon bataryalardan 5 kat fazla enerji depolayabilecek.

Elektrikli Otomobilin Pil Yapısı

Elektrikli Otomobilin Pil Yapısı
Elektrikli araçlarda kullanılan Lityum İyon pillere dönelim. Dışarıdan yekpare ve tek bir pil gibi görünen bataryalar, evinizde kullandığınız kalem pillere benzer binlerce pilin bir araya gelmesiyle oluşur. Bunlara pilin hücreleri adı verilir. Pil, içindeki bütün hücrelerin birbirine paralel ve seri bağlanmasıyla tek bir dev pil gibi çalışır. 

Az sayıda büyük hücre yerine, çok sayıda küçük hücre kullanımı soğutma sıvısının her hücreye temas etmesini sağlar ve pilin soğutulmasını kolaylaştırır. Soğutma işlemi pilin ömrü ve verimliliği açısından çok önemlidir. İçten yanmalı araçların motor sıcaklığı 90 derecelerde tutulurken, elektrikli araçların pil sıcaklığı da 60 derecelerde tutulur. Piller rahat sökülüp takılabilmeleri için modüller halinde gruplanır. Örneğin; tesla model S’in bataryası 7 bin hücre içeren 16 modüle bölünmüştür. Geniş ve yayvan yapıya sahip olan piller, araç şasisinin en alt noktasına konumlandırılarak, aracın ağırlık merkezini de aşağı çeker, sürüş kalitesini ve kararlılığını da artırır. 

Fren Enerjisi Geri Kazanım Sistemi

Fren Enerjisi Geri Kazanım Sistemi
Aracın menziline katkıda bulunan bir diğer unsur ise rejeneratif frenleme sistemidir. Bunu enerji geri kazanımlı fren sistemi olarak da çevirebiliriz. Bir İndüksiyon motoru aynı zamanda bir jenaratördür. Aracı hareket ettirmek için elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirebilirken, sürücü ayağını gaz pedalından çektiği anda mekanik enerjiyi de elektrik enerjisine çevirebilir.

Ayak frenden çekildiği anda devreye giren sistem, manyetik olarak motorun dönüşüne direnç oluşturuyor, arabayı yavaşlatarak elektrik akımı topluyor, elde edilen enerji aküyü şarj ediyor ve yüzde 10 ile 15 arasında aracın menziline katkıda bulunuyor. 

Bu sistem her devreye girdiğinde aracı yavaşlattığı için normal frene olan ihtiyacı azaltarak fren sisteminin ömrünü önemli ölçüde uzatır.

Temiz Bir Gelecek İçin Elektrikli Araç

Temiz Bir Gelecek İçin Elektrikli Araç
Elektrikli araçların fosil yakıtlı araçların yerini alması ve karbon salınımını azaltması, önce şehirsel daha sonra küresel hava kirliliğini azaltmada faydalı olacaktır. Bu durum bizim gibi petrolde dışa bağımlı ülkelerin ekonomilerine de katkıda bulunacaktır. Ayrıca elektrikli araçların yaygınlaşması şehirlerdeki gürültü kirliliğini de büyük ölçüde azaltacaktır.

Sessiz, hızlı, güçlü ve ekonomik olan elektrikli araçlar daha temiz ve sürdürülebilir bir gelecek  için büyük potansiyele sahipler. Yakın gelecekte yollarda daha fazla elektrikli araç görmek dileğiyle….
Bunları da beğenebilirsiniz