48 volt hafif hibrit sistem

18 / 05 / 2020

Marketing

Motoru destekleyerek hızlanma kapasitesini iyileştirmek ve yakıt tasarrufunu artırmak için 48 voltluk bir elektrik motoru/jeneratörü grubunun entegre edildiği, durdurma-çalıştırma işlevine sahip tipik araçlarda, aracı yürütmek için motoru ve/veya elektrik motorunu kullanan tam hibrit konfigürasyonlarından farklı olarak 48V hafif hibrit sistem kullanılmaktadır.

Ayrıca, klima kompresörü, direksiyon desteği pompası ve motor yağı pompası gibi elektrikli parçalar, motor yükünü daha da azaltmakta ve yakıt verimliliğini artırmaktadır.

mild hybrid vehicle diagram

1 Elektrik motoru/jeneratörü grubu.
2 AC/DC invertörü.
3 48 volt akü.
4 DC/DC dönüştürücü.
5 48 volt güç dağıtım ünitesi.
6 12 volt akü.
7 12 volt güç dağıtım ünitesi.
8 Elektrikli şarj cihazı

12 volttan yüksek gerilimli elektrikli araçların piyasaya sürülmesi yeni bir gelişme değil; otomotiv endüstrisi 1990’lı yıllarda 42 volt sistemini kullanmayı düşünmeye başlamıştır. Fakat bu, daha sonra, maliyet ile ilgili kaygılar ve devre anahtarları ve rölelerin erken arızalanması gibi uygulamaya yönelik konulardan dolayı devam ettirilmemiştir. Ancak, çevresel kaygılar doğrultusunda, modern elektronik endüstrisi, daha dayanıklı transistörler, diyotlar ve mikro müşirler kullanmaya başlayarak bunu daha uygulanabilir bir seçenek haline getirmiştir.

Peki, neden 48 voltun üzerine çıkılmıyor? Mevcut düzenlemeler, resmi olarak, 60 volt üzerindeki her şeyin “yüksek gerilim” kategorisine girdiğini belirtmektedir. Bu durum birçok hibrit ve elektrikli araçta yaygın olarak görülen turuncu renk kodlu pahalı blendaj, konektör ve elektrik borularının eklenmesi nedeniyle ekstra maliyet yükü getirmektedir. Yine de bu durum, aracın bütün elektrik yapısının 48 volta çıkarılacağı anlamına gelmiyor. Bugün, lambalar, kapı kilitleri, elektrikli camlar ve bilgi-eğlence sistemi gibi standart devrelerin birçoğuna güç sağlamak için halen konvansiyonel 12 volt güç kaynağı kullanılmaktadır.

Bilinen 48 volt hafif hibrit sistemi sadece az sayıda ek parçadan oluşmaktadır: elektrik motoru/jeneratörü grubu, AC/DC invertörü, DC/DC dönüştürücü, 48 volt akü ve elektrikli şarj cihazı.

Elektrik motoru/jeneratörü grubu: Su soğutmalı, tahrik kayışıyla çalışan elektrik motoru/jeneratörü, normal alternatörün yerini alır ve durdurma-çalıştırma işleminden sonra motoru yeniden çalıştırma işlevi görürken, araç anahtarı ile normal çalıştırma için konvansiyonel 12 volt marş motoru kullanılmaktadır.

Elektrik motoru/jeneratörü bazen hızlanmayı iyileştirip, yakıt tasarrufunu maksimum seviyeye çıkartmak üzere yükü stratejik bir şekilde azaltmak suretiyle motoru destekleyebilir. Ayrıca, elektrik motoru/jeneratörü, jeneratör modundayken geleneksel alternatörlere benzer şekilde ve araç seyir halindeyken veya fren yaparken her iki aküyü de şarj etmektedir.

AC/DC invertörü: AC/DC invertörü, 48 volt elektrik motoruna/jeneratörüne entegre edilebilir veya entegre edilmeden bırakılabilir ve iki işlevi yerine getirmek üzere mevcut bulunur.

Bunlardan birincisi, doğru akımı (DC) 48 volt aküden alternatif akıma (AC) dönüştürerek motor modunda elektrik motoruna/jeneratörüne güç sağlamaktır.

İkincisi ise, jeneratör modunda elektrik motoru/jeneratörü tarafından üretilen AC’yi DC’ye dönüştürerek 12 ve 48 volt aküleri şarj etmektir.

DC/DC dönüştürücü: Bu araç türü hem 12 volt hem de 48 volt sistem içerdiğinden, elektrik gerilimini 48 volttan 12 volta düşürmek amacıyla bir DC/DC dönüştürücü yerleştirilir.

48 volt akü: Lityum iyon 48 volt akü genellikle aracın arkasında bulunur ve tıpkı elektrik motoru/jeneratörü gibi, ısıyı dağıtmak için soğutma sistemini kullanabilir.

Elektrikli şarj cihazı: Konvansiyonel turboşarjın yerini, daha çok elektrikli şarj cihazı olarak bilinen elektrikli bir versiyon almıştır. Pervaneye güç sağlamak için, egzoz gazlarının pervaneyi döndürerek hızlandırmasını beklemek yerine bir elektrik motoru kullanılır; bu da genellikle turboşarjlı motorlarda yaygın olarak görülen gecikme olmadan gerekli itişi anında sağlar. Alternatif olarak, elektrik motoruyla çalışan turboşarja karşılık gelen sonuçlar elde etmek için süperşarjlar da elektrik enerjisiyle çalıştırılabilir.

48 volt hafif hibrit sistem, egzoz emisyon gereksinimlerini karşılamak, yakıt tasarrufunu iyileştirmek ve hızlanmayı artırmak için sürekli olarak geliştirilmektedir. Bu nedenle, araç üreticileri, 48 volt sistemi tamamlamak için, aşağıda bazı örnekleri verilen başka akıllı teknolojiler de geliştirmektedir:

Dynamic skip fire (DSF) teknolojisi: Silindir deaktivasyonunu 48 volt hafif hibrit sisteme entegre eder. DSF sistemi, supap iticilerin bağlantısını keserek silindiri izole eder. Bu da daha az güç gerektiğinde emme ve egzoz supablarını kapalı konumda kilitleyerek daha iyi yakıt tasarrufu sağlar

Uzatılmış durdurma-çalıştırma teknolojisi: Araç tamamen durma pozisyonuna geldiğinde motorun kapatıldığı konvansiyonel durdurma-çalıştırma teknolojisinden farklı olarak, uzatılmış durdurma-çalıştırma sistemi, araç durma pozisyonuna yaklaşırken veya sabit bir hızda seyir halindeyken de motoru durdurur.

Elektrik ısıtmalı katalitik konvertör: Zararlı emisyon miktarını azaltmak için, katalitik konvertörün mümkün olan en kısa sürede çalışma sıcaklığına ulaşması gerekir. Hibrit sistemler, sık sık durdurma-çalıştırma veya aracın motor kapalıyken seyir halinde olması nedeniyle emisyon salımını daha da artırmaktadır, ancak bu sorun, katalitik konvertörün 48 volt sistem kullanılarak elektrikle ısıtılması sayesinde kolayca çözülebilmektedir.

Elektrik motoruyla çalışan yardımcı donanımlar: Su pompası ve klima (AC) kompresörü, elektrikle çalıştırılabilen parçalara dair iki örnektir. Bu, parazitli motor sürtünmesini azaltmakta ve daha da önemlisi, parçaların, araç ve sürücü taleplerine göre kendi iş çevrimini ayarlamasına olanak sağlamaktadır.

Dolayısıyla, mevcut 12 volt sistem yaşam mücadelesi verirken, daha pahalı olan diğer tam hibrit sistemlerle karşılaştırıldığında, 48 volt hafif hibrit teknolojisi, emisyon gereksinimlerini ve bol miktarda enerji gerektiren elektrikli parçaların artışına yönelik artan talepleri karşılama noktasında uygun maliyetli bir çözüm sunmaktadır.

Özellikle daha katı CO2 emisyon hedefleri uygulamaya konuldukça ve içten yanmalı motora olan talep azalmaya devam ettikçe 48 volt teknolojisinin kullanımı daha da artacaktır.

Autodata; hibrit elektrikli araç (HEV) ve elektrikli araç (EV) popülaritesinin ve bu araçlara yönelik talebin artmasıyla beraber elektrikli ve hibrit araçlara ait çekiş sistemi şemalarını kullanıma sunarak, karayolu araçlarının arıza teşhis ve onarımında öncelikli çözüm olmaya devam etmeyi amaçlıyor.