Elektrikli araçlarda kullanılan volan sistemlerinin uygulamalı karşılaştırılması
Applied comparison of flywheel systems used in electric vehicles
Yazar: ZEYNEB NURİYE KURTULMUŞ
Danışman: DOÇ. DR. ABDULHAKİM KARAKAYA
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Doğrultucular = Rectifiers ; Elektrik motorları = Electric motors ; Elektrikli araçlar = Electric vehicles ; Enerji depolama = Energy storage ; Çeviriciler = Converters

Özet:
Nüfusun hızla artmasına bağlı olarak, özellikle ulaşıma olan talep de artış göstermektedir. Bu nedenle, geleneksel araçlarda kullanılan fosil yakıt tüketimi artarak, atmosferdeki karbon salınım miktarını olumsuz yönde etkilemektedir. Buna bağlı olarak, küresel ısınma meydana gelmektedir. Ayrıca, gürültü kirliliği ve maliyet gibi birçok etkiye sebep olmaktadır.  Bu sorunlara çözüm bulmak için, 1835'den günümüze kadar Elektrikli Araçlar (EA)'da enerji depolama kapasitesini artırmak için birçok çalışma yapılmıştır. EA'lar, geleneksel araçlara göre daha verimli çalışmaktadırlar. Fakat sürüş menzil sorunu ve şarj süresi bu araçların en büyük dezavantajlarındandır. Bu dezavantajlar, Hibrit Elektrikli Araçlar (HEA)'ın geleneksel araçlar yerine geçmesi için büyük bir engel oluşturmaktadır. Lityum-iyon pillerin yüksek enerji yoğunlukları ve çevrim ömürlerinin uzun olmasından dolayı, genellikle enerji depolamada tercih edilmektedirler. Bataryalar ultrakapasitörler gibi enerjiyi depolayamadıkları için, yokuş aşağı inen veya frenleme yapan bir EA'daki kinetik enerji, balatalar aracılığıyla ısı enerjisine dönüşür. Atmosfere atılan bu enerjiyi depolamak için yüksek güç yoğunluğuna sahip (W/kg) uzun ömürlü volan enerji depolama sistemi kullanılmaktadır. Bu çalışmada EA ve HEA'larda menzili arttırmak için kullanılması önerilen volan-batarya araç içi topolojileri üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu bağlamda, rotor yarıçapları aynı, kütleleri farklı olan iki volan kullanılmıştır. Volanlar aracılığıyla jeneratörden enerji üretilerek bataryalar şarj edilmiştir. Her iki volanın atalet momentinin maksimum ve minimum düzeydeki değişimine bağlı olarak depolanan enerji miktarları incelenmiştir. Rotor yarıçapları aynı, kütleleri farklı olan iki volandan elde edilen enerji miktarları karşılaştırılarak analiz edilmiştir.

Abstract:
The increase in fossil fuel consumption used in conventional vehicles has adversely affected the amount of carbon emissions in the atmosphere. Due to this negativity, many problems such as global warming, noise pollution and cost have emerged. In order to find solutions to these problems, many studies have been carried out to increase the energy storage capacity of Electric Vehicles (EV) since 1835. EVs produced as a result of these studies work more efficiently than traditional vehicles. However, the driving range problem and charging time are the biggest disadvantages of these vehicles. These disadvantages are a major obstacle for EVs to replace traditional vehicles. In this study, an experimental study was conducted on flywheel-battery in-vehicle topologies, which are recommended to be used to increase the range in EV and hybrid electric vehicles (HEVs). In the application, two flywheels with the same rotor radius and different masses were used. Energy was produced from the generator through these flywheels. This energy was employed to charge the batteries. The stored energy and power amounts were investigated depending on the variation of the moment of inertia of both flywheels at the maximum and minimum levels. As a result of this examination, it has been determined which of the flywheels with the same rotor radius but different masses is more suitable for electric vehicles.