Ağır yük kamyonlarda 48v hafif hibrit stratejisinin enerji tüketimi ve emisyonlara etkisi
Impact of 48v mild hybrid strategy on energy consumption and emissions in heavy duty trucks
Yazar: ERAY ERDAŞ
Danışman: DOÇ. DR. ALP TEKİN ERGENÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Araç modeli = Vehicle model ; Ağır taşıtlar = Heavy vehicles ; Elektrikli araçlar = Electric vehicles

Özet:
İçten yanmalı motorlu araçların egzoz gazlarından kaynaklı hava kirliliği ve CO2, NOx gibi emisyonların artışı ile birlikte özellikle Avrupa Birliği öncülüğünde bir takım düzenlemeler ve regülasyonlar dünya çapındaki otomotiv üreticilerini farklı alternatifler aramaya itmektedir. Bu hedefler ile çıkılan yolda üreticilerin başvurduğu ilk alternatifler Hibrit Araçlar olmaktadır.
Hibrit araçlar geleneksel içten yanmalı motora ek olarak araçta bir elektrik motoru ve batarya altyapısının eklenmesi ile oluşmaktadır. Üreticiler elektrik motoru ve batarya ile birlikte sistemin toplam verimini yükseltmeyi, yakıt tüketimi ve egzoz emisyon seviyelerini aşağıya çekmeyi amaçlamaktadır.
Hibrit sistemler binek otomotiv sektörü ile birlikte ticari araç sektöründe de güçlü bir alternatif olma yolunda ilerlemektedir. Özellikle batarya elektrikli ve yakıt olarak hidrojeni kullanan yakıt pilli elektrikli araçlara geçişte bir ara basamak olarak belirmektedir.
Bu çalışmada da bir ağır yük kamyonunda 48V altyapıya sahip hafif hibrit stratejisinin yakıt tüketimi ve emisyonlara etkisi incelenmiştir. Çalışmada farklı hibrit sistem konfigürasyonları P0'dan P4'e kadar modellenerek analiz edilmiş ve birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Ağır yük kamyonu için hafif hibrit konfigürasyon seçimi yapılarak optimum batarya kapasitesi 48V sistemin emisyonları azaltmak amacıyla Seçiçi Katalitik İndirgeme (SCR) öncesi elektrikli ısıtıcı uygulaması da dahil edilerek belirlenmiştir. Yapılan analiz ve bir boyutlu simülasyonlar ile geleneksel dizel motorlu ağır yük kamyonuna 48V hafif hibrit teknolojisi entegre edilerek baz duruma göre yakıt tüketimi ve emisyonlar açısından kazanç raporlanmıştır.

Abstract:
With the increase in air pollution and emissions such as CO2 and NOx caused by the exhaust gases of internal combustion engine vehicles, some regulations, especially under the leadership of the European Union, push automotive manufacturers worldwide to seek different alternatives. Hence, Hybrid Vehicles are the first alternatives manufacturers resort to on the way to these goals.
Hybrid vehicles are formed by adding an electric motor and battery infrastructure into the vehicle in addition to the traditional internal combustion engine. Manufacturers aim to increase the system's overall efficiency, along with the electric motor and battery, and reduce fuel consumption and exhaust emission levels.
Hybrid systems are on the way to becoming a solid alternative in heavy commercial vehicles and the automotive passenger sector. It is an intermediate step in transitioning to battery-electric and fuel-cell electric vehicles that use hydrogen.
This study investigates the effect of a mild hybrid strategy with 48V infrastructure on fuel consumption and emissions in a heavy-duty truck. In the study, different hybrid system configurations were modeled from P0 to P4, analyzed, and compared with each other. By choosing a mild hybrid configuration for the heavy-duty truck, the optimum battery capacity was determined by applying an electric heater before Selective Catalytic Reduction (SCR) to reduce the emissions of the 48V system. With the analysis and one-dimensional simulations, 48V mild hybrid technology has been integrated into the conventional diesel engine heavy-duty truck. The gain in fuel consumption and emissions has been reported compared to the base scenario.