Elektrikli araba nedir sorusuna herkes gibi verilebilecek en basit cevap: Elektrik enerjisi ile çalışan arabalar şeklinde olurdu. Fakat biz bu yazımızda bu soruya çok daha detaylı eğileceğiz. Elektrikli arabaların çalışma prensipleri nelerdir, elektrikli otomobillerde motor çeşitleri , Şarj şekilleri ve süreleri gibi detaylı bir anlatım hazırladık.
Elektrikli Araba Nedir ?
21 yüzyılın başlarında otomobillerde devrim niteliğinde olan motorların elektrik enerjisi ile çalışma teknolojisi geliştirilmeye başlandı. Aslında otomobillerin insanlık tarihine girişi, 19 yy sonuna doğru içten yanmalı motorlu otomobiller icad edilip, üretilmeye başlanması ile olmuştur. İçten yanmalı motor o dönemin en verimli araçlarından biriydi. Elektrikli motorlar içten yanmalı motorların verimliliği karşısında tercih edilmemişti. Yüz yıl sonra içten yanmalı motorların kullandığı yakıtların iklim değişikliğine sebep olduğu düşüncesi üzerine elektrikli motorların geliştirilmesi bazı bilim insanları ve mühendislerin öncelikli çalışma alanı haline geldi.
Yüzde Yüz elektrikli araçların içten yanmalı motor bulunmamaktadır. İçten yanmalı motor yerine elektrik enerjisini hareket enerjisine dönüştüren bir motor ve rotor diye isimlendirilmiş dönen bir parça bulunur. İçten yanmalı motorlarla birlikte üretilen araçlar Hybrid araçlar denilmektedir. Enerjisini kendi bünyesinde barındırdığı bataryalardan alan elektrikli otomobiller, konvansiyonel otomobillere göre daha basit bir motor yapısına sahiptir.
Elektrikli araçların en büyük bilinen avantajı yakıt tasarrufu sağlıyor olması, benzin ve türevlerinin çevreye verdiği zararlı etkileri göstermiyor olmasıdır. Bazı ülkelerin politik hedefleri arasında belli bir süre içerisinde kullanılan otomobillerin sadece elektrikli otomobil olması vardır. Bazı otomobil firmaları elektrikli model çeşitliliğini artırdığı gibi, karar verdikleri seneden itibaren fosil yakıtla çalışan otomobil üretimini durdurucaklarını da açıklamışlardır. Piyasa üreticilerinin tercihinin dışında, tüketiciler de özellikle tasarruflu kullanım ve teknoloji gibi avantajları göz önüne alarak tercih etmektedirler. Ayrıca elektrikle çalışan arabaların sessiz çalışma özelliği de vardır.
Elektrikli motorun içinde yer alan ve dönüş hareketi gerçekleştiren rotor sayesinde elektrikli araç çalışmaktadır. Rotor dönme işlemi devam ettikçe elektrikli araç çalışmaya devam eder. Bu dönüş süresince elektrik akımı iletilir, elektrik enerjisi hareket enerjisine dönüşümü sağlanmış olur. Benzinli araçların aksine elektrikli araçlarda tork gücü için belli bir devire ulaşma içine bir bekleme süresine gerek yoktur.
Elektrikli arabaların gövdesine eklenen bileşenler arasında bataryalar, motora elektrik enerjisi kaynağı sağlar. Bu batarya lityum iyon pillerden oluşur. Pil teknolojisi üzerine en çok çalışılan teknolojilerden biridir. Günümüzde kullanılan batarya pillerinin kullanım süresi bağlı olarak verimliliği de düşer. Elektrikli araçların garanti yöntemleri ve kapsamları pilin bu verimlilik düşüşlerinin hesaplamaları ile farklılık gösterir. Genellikle bu tür otomobil üreticilerinin verdiği garanti 4 yıl süre ile %80 verimlilik şeklinde olabilmektedir.
Elektrikli araçların kullanıcılara enerji tasarrufu da sağlar. Hesaplamalar yapılırken 1 litre benzin 10 kw şeklinde alınır. Bir elektrikli araç 100 km mesafeyi 18 kw tüketim ile gerçekleştirir. İçten yanmalı motorlara göre büyük bir enerji kaynağı tüketim tasarrufu sağlamaktadır. Ekonomik tüketim pazarlama yöntemi ile piyasada yer alan içten yanmalı motorlara sahip otomobillerin aynı mesafedeki tüketimleri ise 5,0 lt – 6,0 lt arasındadır.
Elektrikli Arabaların Çalışma Prensibi Nedir ?
Elektrikli arabalar çalışma prensibi, çamaşır makinelerinde gördüğümüz çalışma şekline çok benzerdir. Benzin veya mazotla çalışan içten yanmalı motorların bulunduğu araç türlerine göre yüksek verimli, aşınmazlık özelliği, iki yönlü çalışabilmesi önemli farklarındandır. Fosil yakıtlardan elde edilen enerjinin ortalama %35 verimlilikle kullanılması, içten yanmalı motorların içerisinde bulunan hareketli parçalar ve diğer aksamların oluşturduğu dezavantajdır. Elektrikli otomobillere göre içten yanmalı motorla çalışan otomobillerde yaklaşık 1500 ün üzerinde hareketli parça vardır. Ayrıca debriyaj balatası, vites kutusu, pistonlar, yakıt tankı egzos sistemi ve yağ-su pompaları içten yanmalı motor kullanan otomobillerin fazladan enerji tüketimine sebep olan elektrikli otomobillerde bulunmayan aksamlardır.
Elektrikli Arabalar Nasıl Çalışır ?
Elektrikli Arabalar nasıl çalışır açıklamasını elektrikli arabalarda bulunan motorun bileşenleri ile birlikte bakalım. Elektrikli araçların çalışma prensibini daha iyi anlamak için motorun bileşenlerinin ne işe yaradığını açıklamak faydalı olacaktır. Elektrikli araba motorlarında mekanik parçalar bulunmamaktadır. Elektromanyetik alan oluşumu ile hareket enerjisi elde edilmesini sağlayan bu tip motorları oluşturan iki önemli bileşen vardır.
- Stator: Elektrikli motorun statik ve hareket etmeyen parçasıdır. dönen manyetik alan oluşturma işlevini gerçekleştirir. Stator çekirdeği, stator çevresi ve bobin gibi bileşenlerden oluşur. Stator çekirdeği yüksek kaliteli silikon çeliklerin lamine edilmesi ile üretilir. Stator çekirdeği içinde elektrik akımı geçen bobinleri koruma işlevini üstlenmektedir. Stator bobinleri, elektrom manyetik alan oluşturan binlerce iletken telden oluşur.
- Rotor: Elektrikli motorun hareketli parçasıdır. Elektriğin kinetik enerjisine dönüşmesinde büyük görevi üstlenir. Halka şeklindeki stator çekirdeğinin içine yerleştirilen parçanın üzerinde iletken çubuklar bulunmaktadır. Statordaki bobinlerin ürettiği elektromanyetik alan rotorun iletken telleri üzerinden geçer ve bu hareketli parçanın dönmesini sağlar. Rotor dönmesiyle bağlı olan çark ve dişliler hareket eder böylece kinetik enerji edilmiş olur.
Elektrikli motorların manyetik enerjinin hareket enerjisine dönüşümünde rol alan ana parçaların açıklamasının ardından elektrikli motorların nasıl çalıştığını basitçe açıklayalım.
- Bataryada depolanmış enerji motora iletilir.
- Bataryadaki doğru akım motora verilmeden önce kontrol ünitesine gönderilerek alternatif akıma dönüştürülür.
- Oluşturulan Alternatif akım Stator parçasına gönderilir
- Statorun iç duvarında bulunan iletken tellerden oluşan karşılıklı üç ayrı bobin çifti vardır. Karşılıklı dizilmiş bobin çiftlerden sırayla geçen elektrik akımı üç fazda gerçekleşen bir tur ile elektromanyetik alan oluşturmuş olur.
- Sabit Statorun içinde oluşan elektrik akımı rotor üzerindeki iletken çubuklardan geçer ve parçanın dönmesini sağlar.
- Rotorun dönmesi ile araba dişlileri hareket eder ve sürüş için gerekli mekanik enerji üretilmiş olur.
Elektrikli Arabalar Nasıl Şarj Edilir
Elektrikli arabaların şarj edilme yöntemi cep telefonları şarj edilme şekline benzemektedir. Elektrikli otomobillerin bataryaları da cep telefonlarının pilleri gibi lityum iyon türü piller kullanılmaktadır. Evlerde bulunan priz alternatif akım ile bataryanın şarjı 8-10 saat arası sürebilmektedir. Evlerde bulunan tesisatlarda tek faz ve düşük amper özelliği nedeni ile bataryaların dolum süresi uzun olmaktadır. Bazı otomobil markaları ücretsiz kurulum ile daha yüksek akım veren şarj istasyonu evlerde kullanılabilmesini sağlamaktadır. Hızlı şarj istasyonları sayesinde şarj süresi büyük miktarda düşer. Günümüzde ülkemizde de artık kurulmaya başlanan Supercharger istasyonları, bataryaların dolumu için bir diğer alternatif oluşturmaya başlamıştır. Supercharger istasyonları sayesinde şarj süresi 30-60 dakikalara kadar düşmüştür. Hatta bazı modellerin ilk 30dk da %80 gibi dolum sağlayan teknolojiler bulunmaktadır.
Elektrikli otomobillerin kullanmış olduğu batarya pil teknolojis hala geliştirilme aşamasında öncelikli alanlardan biri olarak alınmaktadır. Günümüzde pek çok elektrikli otomobil firması bataryalar için ayrı garanti süreleri vermektedir. Bunun en büyük etmeni batarya kullanımları belli mesafe ve süreden sonra verim kaybına uğramasıdır. Normal şartlar altında 100 bin km kullanılmış olan bir batarya %6 civarında bir verim kaybına uğrar. Bu kayıp tam dolu batarya ile alınan mesafeyi de etkiler. Piyasada bulunan elektrikli otomobillerin tam dolu batarya ile aldıkları ortalama mesafe 350 kmdir. Bazı modellerde 600-700 km ye kadar çıkar bazı modellerde ise 200 km ye kadar düşer. Verim kaybı oluşumundan sonra tam dolu batarya ile alınan mesafede yaklaşık 60 km bir menzil kaybı da oluşur.
Elektrikli arabaların önemli avantajlarından biri de araçların kendilerini şarj edebilme özelliğinde olmasıdır. İçten yanmalı motorlarda marşa basılması ve diğer elektronik donanımların çalışması için gerekli enerji aku sistemi ile karşılanmaktadır. Gücü azalan akülerin şarj edilmesi ise aracın hareket halinde mekanik enerjiyi alternatif akıma dönüştüren bir alternatör aracılığı ile gerçekleşir. Fakat bu alternatörler elektrikli otomobillerde mevcut değildir.
Elektrikli arabalarda kinetik enerjinin elektrik enerjisine dönüşümü motor tarafından gerçekleştirilir. Bataryanın şarj edilmesi ve motorun bir alternatör görevi görmeye başlaması gaz pedalı serbest bırakıldıktan sonra başlar. Sürücü gazı bıraktığında stator tarafından meydana getirilen manyetik alan durur. Bu da rotorun mevcut olan manyetik alanın tersi yönünde hızla dönmesini sağlar. Bu sistem kullanıcılara ayak gazdan çekilmesinin ardından bir fren mekanizması devreye giriyormuş araba fren yapıyormuş hissi verir. Bu mekanizma sayesinde bataryanın kendini bir miktar şarj etmesi sağlanmış olur.
Elektrikli Araba Bakımları
Fosil yakıt kullanan içten yanmalı motorlara göre elektrikli otomobillerin motor yapısı daha basit bir düzeneğe sahiptir. Hareket eden mekanizma sayısı daha az olması sayesinde motor onarımları daha kolay olabilmektedir. Belli dönemlerde yapılan rutin bakım da parça üzerinde yapılır. Elektrikli arabalar için genellikle yapılan bakım şu şekilde olabilmektedir:
- Lastik kontrolleri
- Fren sistemi kontrolleri
- Elektrikli motor performans ölçümleri
- Batarya verimlilik ve kayıp tespiti için yapılan testler
- Elektrik aksamın kontrolü
Elektrikli Arabaların Avantajları
Elektrikli araçlar en bilinen özelliği sahip olduğu yakıt tasarrufu özelliğidir. Diğer motor türlerine göre yüksek bir tasarrufa sahiptir. Verimliliği sayesinde tüketimi de düşmektedir. Artık gelişmiş devletlerin politikalarında, elektrikli otomobil üretimi ve kullanımını destekleyen teşviklerde bulunur. Üreticilere teknoloji gelişimleri ve üretim kapasitelerin yükseltmeleri için teşvik hibelerin olduğu gibi kullanıcılara da düşük vergi gibi avantajlar sunmaktadır. Elektronik aksamları tasarımlarının geleceğe göz kırpma anlayışı ile gerçekleşir. Bu yüzden çok daha fazla teknolojik donanım ile üretilir. Elektrikli araçların karbon salınımı içten yanmalı motorlara göre oldukça düşüktür. Elektrikli otomobiller sayesinde, karbon salımı ve iklim değişikliği etkisi farklı bir alanın yani elektrik üretim alanının sorumluluğuna girmiş olur. Elektrikli otomobillerin teknolojilerinde otomatik sürücü seçeneği günümüzde yüksek verime ulaşmıştır. Sürücüsüz elektrikli otomobillerin üretimi adım adım yaklaşmaktadır.
Elektrikli Arabaların Dezavantajları
Elektrikli arabanın en gözle görünen dezavantajı şarj süresidir. Yüksek Hızlı Şarj İstasyonlarında 30-60 dk gibi sürelere kadar düşmüş olsa da henüz istenilen sürelerde değildir. Bataryaya olan direk bağımlılığı nedeni ile acil durumlarda düşük batarya seviyelerinde kullanıcılar sıkıntı yaşayabilmektedir. Elektrikli otomobillerin üretim ve satış maliyetleri diğer araç türlerine göre çok daha fazladır. Türkiye’de henüz başlangıç aşamasında olan bir sektördür. Bu sebeple, teknik servis – bakım – onarım gibi satış sonrası hizmetler henüz istenilen düzeyde değildir.
Elektrikli arabaların dezavantajlarını minimuma indirebilmek için Hybrid modeller üretilmektedir.
Hybrid Otomobiller
Hybrid otomobiller kısaca sürüşü sağlayan motor düzeneğinde; bir içten yanmalı motor ve elektrikli motor birlikte bulunur. İki motorun senkronize çalışması sayesinde emisyon miktarı düşer, aynı miktarda yakıt ile alınan mesafe artmış olur.
Hybrid araçların yapısı verimliliği yükseltme için iki farklı güç kaynağının kullanılması prensibi ile üretilmiştir. Başlangıç hareketini genelde elektrik motoru ile yaparken belirli bir hızdan sonra içten yanmalı motor devreye girer. Yüksek tork ile kalkışlarda iki motor birden çalışabilmektedir. Bu durum üretilen otomobil modellerin teknolojik seçimlerine göre değişir. Hybrid motorların altı çizilen avantajlarından biri ise elektrikli motorun kullandığı bataryanın, hareket halinde daha performanslı şarj edilebiliyor olmasıdır.
Hybrid Otomobillerin Avantajları
- İçten yanmalı motorlara göre daha düşük karbon salımı ve emisyona sahiptir. Yakıt tüketimi de çok daha düşüktür.
- Gelişmiş devletlerin elektrikli otomobillerde görülen teşviklerin benzerlerini hybrid modellere de sunmaktadır.
- Fosil yakıtların tüketimini azaltma politikasına uyumludur. Daha az fosil yakıta bağımlıdır.
- Rejeneratif fren sistemi otomobilinizi kullanırken frene basma durumlarında hibrid araçların akülerinin dolmasını sağlar.
- Hafif malzemeden üretilmiştir
Hybrid Otomobillerin Dezavantajları
- Üretilen bir çok hybrid otomobiller daha az güç üretimi yapacak şekilde tasarlanmıştır. Bu da şehir içi kullanımlarına yönelmesi amacı ile yapılmaktadır.
- Ortalama içten yanmalı motorlara göre daha yüksek maliyetleri vardır.
- Bakım masrafları fazladır ve bakımlarının daha zordur.
- Yüksek voltajlı akülerin varlığı nedeni ile kaza sırasında ve sonrasında risk oluşturabilmektedir.
İlginizi Çekebilir : Devrim’Den TOGG’A Bir Devrin Hikayesi , AC Motorlar , DC Motorlar
Twitter Adresimiz İçin Tıklayınız
Facebook Adresimiz İçin Tıklayınız