Elektrikli Araçlarda Güç Aktarma Sistemi...

Herkese Açık | Public

Elektrikli Araçlarda Güç Aktarma Sistemi Tasarımı

Alper Sina YamanFORD OTOSAN

Mart 2019

Gebze, TÜSSİDE

Herkese Açık | Public

İçindekiler

1/2

1. Araç Sistemleri

2. Hedefler

3. Tahrik Sistemi Tasarımı Süreci

4. Batarya Paketi Tasarımı Süreci

Herkese Açık | Public

İÇTEN YANMALI ARAÇ

Herkese Açık | Public

ELEKTRİKLİ ARAÇ

Herkese Açık | Public

ARAÇ HEDEFLERİ

• CO2 salınımı• Emisyonlar• Aracın/motorun ses seviyesi• Güvenlik

• Performans• Yakıt tüketimi• Ses ve gürültü seviyesi• Konfor• Dayanım• Servis aralıkları• Fiyat• Farklı çevre koşullarına uyum

• Ağırlık• Araç/motor boyutu• Kontrol sistemi yetkinlikleri

Fizi

kse

lLi

mit

ler

• Üretilebilirlik• Genel anlamda teknoloji• Zaman

Herkese Açık | Public

ARAÇ HEDEFLERİ

0 – 100kph hızlanma

Azami Hız

Hızlanma Esneklik

Ortalama ivme

100kph tırmanma eğim

%Azami ileri

kalkış eğimiAzami geri kalkış eğimi

8kph 1km boyunca

tırmanma eğim %

Sürücü Kullanım Senaryoları

Araç Enerji Tüketimi

Araç Enerji Tüketimi

Paket Enerji Yoğunluğu

Paket Güç Yoğunluğu

Yakıt EkonomisiPerformans

Performans AlgısıŞanzıman

YumuşaklığıMenzil

Şarj Süresi

Herkese Açık | Public

ARAC HEDEFLERI DEGERLENDIRME

Entegrasyon

Metotları

Gerçek Dünya verileri ile araç

benzetimi

Araç Performans Değerlendirmesi

Komponent & Sistem Boyutlandırma

Senaryolar

Performans

Metrikleri

Sürüş

Çevrimleri

Analiz Döngüsü

Results

Yol

Sürücü

Şasi

Batarya

Frenleme

Motor

Inverter

Harici Yükler

Termal Yönetim

Tekerlek

Transmisyon

Güç ElektroniğiModelleri

Kontrol / Enerji Yönetimi

Modeller

Araç

Özellikleri

Standart Geliştirme Süreçleri

Herkese Açık | Public

MEKANİK MODEL

Araç Parametreleri

Ön Alan

Cd

Ağırlık –Boş/Dolu

Yuvarlanma Direnci

Tekerlek Çapı

Araç Mekanik Modeli

Aracın Mekanik Modelinin Oluşturulması

Tahrik Kuvveti

Aerodinamik Sürtünme

Yuvarlanma Direnci

Araç Kütlesi Eğim Direnci

Herkese Açık | Public

STANDART ÇEVRİMLER

Araç Mekanik Modeli

İlgili Çevrimler:

NEDC

WLTP

VECTO

EPA

Benzetim

Enerji Tüketimi

Güç Profili

Standart Çevrim Verilerinin Araca Uygulanması

Müşteri Kullanım Verileri

Herkese Açık | Public

TEKERLEK TORKU

Tekerlek Torku

Yola uygulanan mekanik güç

Azami hız hedefi

Yüksek Hız Tırmanma

Hedefi

Kalkış Eğimi

Tırmanma Hedefleri

Hız – Tork İsterleri

Teorik Tekerlek Tork

Eğrisi

Tekerlek Tork Eğrisi Çıkartılması

Araç Mekanik Modeli

Herkese Açık | Public

HAZIR MOTOR / TASARIM MOTOR

Teorik Tekerlek Tork Eğrisi

Eldeki Motor-Şanzıman Opsiyonları

ile Karşılaştırma

Tüm Hedeleri Sağlayan en uygun motor – şanzıman

seçilmesi

Sadece Şanzıman sabit tutulup Motor

modifikasyonu

Hedefler Sağlanamıyorsa

Sadece Motor sabit tutulup Şanzıman

modifikasyonu

Motor Seçimleri

Motor Seçimi

Motorların Teorik Eğrilerinin Çıkartılması

Herkese Açık | Public

MOTOR PERFORMANS DEĞERLENDİRMESİ

Motor Teorik Eğrileri

Araç Mekanik Modeli

Performans Değerlendirme

Motorlu Mekanik Model

0 – 100kph hızlanma

Hızlanma Esneklik

Ortalama ivme

Performans Değerlendirmesi

Herkese Açık | Public

MOTOR BESLEME GERİLİMİ

Performans Değerlendirmesi

Kalkış ve Tırmanma Değerleri

Kalkış ve tırmanma tekerlek torku araç hedeflerine göre değerlendirilir

Yüksek Hız Performansı

İhtiyaç duyulan yüksek hız performansına göre çalışma gerilim seçimi

Çalışma Gerilim Aralığı Seçimi

Herkese Açık | Public

MOTOR VERİM DEĞERLENDİRMESİ

Motor Teorik Eğrileri

Araç Mekanik Modeli

Motor Verim Değerlendirme

Motorlu Mekanik Model

Standart Çevrimler

Müşteri Verileri

Verim Değerlendirmesi

Herkese Açık | Public

NİHAİ MOTOR DEĞERLENDİRMESİ

Performans Değerlendirmesi

Verim Değerlendirmesi

Motor Seçenek 1

FOM skoru

FOM skoru

Performans Değerlendirmesi

Verim Değerlendirmesi

Motor Seçenek 2

FOM skoru

FOM skoru

Minimum hedef performansı sağlayan

en verimli motor seçeneği seçilir.

Herkese Açık | Public

ENERJİ TÜKETİMİ DEĞERLENDİRMESİ

Seçilen Motorlu Mekanik Model

Sürüş Çevrimleri

Motor’un Çektiği

Elektriksel Güç

Elektriksel GüçMüşteri Menzil

İhtiyacıWh/km

Hedef Batarya Paketi Enerjisi

Herkese Açık | Public

BATARYA PAKETİ

Hedef Batarya Paketi Enerjisi

Kullanılabilir Enerji

Paket HacmiEnerji

Yoğunluğu

Kullanılabilir Enerji Yoğunluğu

Batarya yerleştirilebilecek

alanlar

Herkese Açık | Public

PAKET DETAYLARI

Motor - Inverter

DCDC

Diğer YG Komponentler

Çalışma gerilim aralığı

xxx seri Kimya1

yyy seri Kimya 2

zzz seri Kimya 3

Herkese Açık | Public

HÜCRE SEÇİMİ

Kimya 1

Kimya 2

Kimya 3

Hücre Seçenekleri

Hücre Ah

Hücre Boyut

Hücre ESR / ACIR

Hücre SDR

Hücre Termal Özellikleri

Kaba hızlı tasarım ile hacim isterlerinin sağlanıp sağlanmadığı kontrol edilir.

Hücre başına Wh/lt Paket hedefi %** verimle paketlense enerji hedefi tutuyor mu?

Herkese Açık | Public

HÜCRE KİMYALARI

LCO LMO NMC

NCA LTOLFP

Herkese Açık | Public

HÜCRE MODELLEME

Kimya 1

Kimya 2

Kimya 3

Kalan Hücre Seçenekleri

Hücre Ah

Hücre ESR / ACIR

Hücre SDR

Hücre Termal Özellikleri

Enerji Yoğunluğu

Elemesi

Hücre Modeli

𝑉ℎü𝑐𝑟𝑒 = 𝑓(𝑆𝑂𝐶, 𝑇)

𝑅𝑑𝑐 = 𝑓(𝑆𝑂𝐶, 𝑇) 𝑍𝑎𝑐 = 𝑓(𝑆𝑂𝐶, 𝑇)

Güç / Enerji Kaybı Atılabilen Isı

Tutulan Isı

Hücre Sıcaklığı

Herkese Açık | Public

PAKET TASARIM DÖNGÜSÜ

Hücre Modeli 1

Hücre Modeli 2

Hücre Modeli 3

Parametrik Paket Tasarımı 1

Parametrik Paket Tasarımı 2

Parametrik Paket Tasarımı 3

İsterlere Bağlı Paket Oluşturma

Hedef Batarya Paketi Enerjisi

Kullanılabilir Enerji

Paketten Çekilen Elektriksel Güç Çevrimleri

BenzetimPaket

Optimizasyonu

Herkese Açık | Public

PAKET OPTİMİZASYONU

Paketten Çekilen Elektriksel Güç

ÇevrimleriBenzetim

Çevresel Koşullar

Paket Kullanılabilir Ömür

Isıl Yükler Batarya Yönetim

Termal Tasarım

Kullanılabilir Enerji Ömür Sonu

Kullanılabilir Güç / Enerji Yönetimi Optimizasyonu

Kurulu Enerji Kapasitesi ( Hücre

Sayısı )

Donanım / Yazılım İsterleri

Tasarım Değişiklikleri

Paket Yeni Model

Herkese Açık | Public

PAKET SEÇİMİ

Performans Değerlendirmesi

Verim Değerlendirmesi

Paket Seçenek 1

FOM skoru

FOM skoru

Performans Değerlendirmesi

Verim Değerlendirmesi

Paket Seçenek 2

FOM skoru

FOM skoru

FOM’de Hedef metrikleri sağlayan en düşük maliyetli

batarya paketi tercih edilir.

Herkese Açık | Public

challenge.tubitak.gov.tr

challenge@tubitak.gov.tr

TEŞEKKÜRLER

TÜBİTAK Efficiency Challenge Elektrikli Araç Yarışları Eğitim Programı, 13-14 Nisan 2019, Gebze