Hibrit elektrikli otobüste (PHILEAS) sürücü sistemlerinin modellenmesi ve güç aktarma organlarının tasarımı
Modelling of the drive system and design of powertrain at hybrid electric vehicles (PHILEAS)
Yazar: BİLAL TİMUÇİN
Danışman: DOÇ. DR. SEMİH SEZER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve  Dinamiği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Ulaşım = Transportation

Özet:
Geçtiğimiz son on yılda, otomotiv teknolojilerinde enerjinin verimli kullanılabilirliği ve temiz enerji kaynaklarının kullanımı doğrultusundaki arayışların paralelinde, hibrit elektrikli araçlara olan ilgi hızlı bir şekilde artmıştır. Uygun yapılandırma seçildiğinde ve bölgenin coğrafi koşulları incelenerek sistem yapılandırılmaları yapıldığında, hibrit elektrikli araçların konvansiyonel araçlara göre, yakıt tüketimi ve emisyon değerleri bakımından başarılı oldukları görülmektedir. Bu tezde, şehir içi toplu taşımada kullanılan Phileas marka metrobüs aracında oluşan tahrik aksı şaft kırma probleminin nedenlerinden, iyileştirme çalışmalarından, hibrit destek sisteminden ve tüm aracın MATLAB/Simulink ortamında modellemesinden bahsedilmiştir. Kırılan şaftın Cad modellemesi yapılıp, statik ve yorulma analizleri yapılmıştır. Modellemesi yapılan Phileas marka otobüsün elektrik motorları takıldığında ortaya çıkan performansı özetlenmiştir. Giriş bölümünde, hibrit elektrikli aracın tanımı ve genel performans kriterleri ile tez kapsamında amaçlanan çalışmalar için giriş cümlelerine yer verilmiştir. İkinci bölümde hibrit elektrikli araçlar hakkında genel bilgilere yer verilmiştir. Bu kapsamda, hibrit elektrikli araçlar için genel bir bakışın ardından, tarihsel gelişim süreci incelenmiştir. Ardından, çeşitli hibrit elektrikli araç konfigürasyonlarından bahsedilerek, hibrit elektrikli araç mimarileri hakkında kısa bilgiler verilmiştir. Üçüncü bölümde, hibrit elektrikli araçlarda kullanılan batarya, elektrik motoru ve sürücüsü ile hibrit kontrol ünitesi gibi alt komponentlerden genel olarak bahsedilmiştir. Ardından uygulama yapılan seri hibrit araçta seçilen komponentlerin özellikleri hakkında bilgi verilmiştir. Dördüncü bölümde, güç aktarma organlarının tasarımı, kırılan şaftın tasarımı ve statik analizleri yapılmıştır. Beşinci bölümde, Phileas için seçilen elektrik motorlarının kullanıldığı bir test düzeneği tasarımının Solidworks ve Catia programlarında modellenmesi ve imalatından bahsedilmiştir. Araç üzerinde uygulama yapmak için Phileas aracının Solidworks ve Catia programlarında modelinin oluşturulması, gerekli komponentlerin tasarımı ve bu modele yerleştirilmesinden bahsedilmiştir. Altıncı bölümde, hibrit elektrikli aracı oluşturan komponentlerin ve alt sistemlerin Matlab/Simulink programında modellenmesinden bahsedilmiştir. Sonunda, hibrit elektrikli aracın simülasyon sonuçları grafikler ve tablolar halinde sunulmuştur.  Ayrıca yapılan bu çalışma ile elde edilen sonuçlar yorumlanmış ve gelecekte yapılması öngörülen çalışmalar hakkında bilgilere ve tavsiyelere verilmiştir.

Abstract:
Automotive industry has been serching for the way of using existing energy resources more efficently and utilizing clean energy resources. Hybrid Electric Vehicles attract people's attention more and more in last ten years. Recent works show that hybrid electric vehicles consume less fuel and expose less emission in respect to the conventional vehicles in case of choosing adequate configuration and system parameters according to the geographical conditions. In this thesis, hybrid series Phileas electric bus which can be used for public transportion in İstanbul has been modeled with Matlab/Simulink. Also it is mentioned about main shaft which is broken once a month. Reasons and the solution are explained in this thesis.  The main shaft has been designed with Catia and its static and fatique analysis has been solved with Ansys. 
In the introduction part contains general hybrid electric vehicle definition. Then, general study of this thesis is explained in this part.
Second part contains general overview of hybrid electric vehicles. This general information is followed by the historical progress periods of these vehicle.
Third part gives information about components which are used in hybrid electric vehicles such as battery, electric motors, inverter, powertrain and gearbox.
In fourth part, detailed designing powertrain, original main shaft of Phileas and analysing as a static and fatique.  
Fifth part contains designing and manufacturing test system of additional hybrid electric system on third axle. The electric motors, batteries, couplings were choosed according to the load calculations. Then they were mounted in the special labratory.
Sixth part explains whole mathematical model of Phileas bus on the Simulink platform. There are lots of systems and sub-systems about bus.
The last part is the conclusion which gives the interpretations on the obtained results 
and possisble research areas for the future work.