Elektrikli Araç Sürüş Sistemi Tasarım Ve İmalatı

Abstract

Son yıllarda elektrikli araç geliştirme çalışmaları hız kazanmıştır. Elektrikli araç piyasasının gelişmesi ile birlikte üyeleri İTÜ Elektrik Mühendisliği Bölümü ve İTÜ Makina Mühendisliği Bölümü olan öğrenciler ile birlikte İTÜ Elektrik Mühendisliği Öğretim Üyesi Doç.Dr.Özgür Üstün’ün danışmanlığında İTÜ Alternatif Enerji Kulübü kuruldu. Kulübün kurulması ile birlikte 2011 yılında İTÜ Elektrikli Araç Geliştirme Projesi – İTÜ EV Projesi’ne de başlandı. Projede ilk olarak araç temini yapılmıştır. Projede elektrik motor tipi olarak sabit mıknatıslı fırçasız doğru akım motoru seçilmiştir. Motor analitik tasarımları yapıldıktan sonra elektromanyetik ve ısıl sonlu elemanlar analizleri yapılmıştır. Motor datasının verifikasyonu sağlandıktan sonra üretim için mekanik tasarımlar gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan fırçasız doğru akım motoru bir prototip motor olduğundan motorun tüm bileşenleri takım tezgahlarında imal edilmiş, herhangi bir seri üretim düzeneği kullanılmamıştır. Motor imalatı tamamlandıktan sonra İstanbul Teknik Üniversitesi Elektrik Makinaları Laboratuvarı’nda yükleme testleri gerçekleştirilmiştir. Bu testler sonucunda motorun nominal çalışma değerleri çıkarılmıştır. Projede elektrik motoru tasarımı haricinde motor sürücüsü tasarımı da yapılmıştır. Bu çalışmada güç katı yani evirici tasarımı hakkında bilgilere yer verilmiştir. Evirici, tasarlanan ve imal edilen bir kontrol kartı tarafından kontrol edilmektedir. Çalışmada incelenmiş olan son kısım kullanıcı arayüzüdür. Elektrikli araç için tasarlanan elektrik makinasının kullanıcı tarafından kolaylıkla kontrol edilmesi gerekmektedir. Sistemde gerçek zamanlı çalışmaya imkan sağlayan sayısal işaret işleyici tüm sistemi kendi kontrolünde yönetebilmektedir. Geri planda çalışan bu makine kontrolünün kullanıcıya özgü bir arayüzünün olması gerekmektedir. Araç içi iletişim CAN haberleşme protokolü ile sağlanmaktadır. Bilgiler geri plan da çalışan Matlab üzerinde işlenmekte ve sürücü kontrol paneline yansımaktadır.

In recent years all expositions of cars show that every OEM is developing at least one electric vehicle. This subject is growing because of petrol reserve limitation, advertisements of new technology, which grows more interest, and high efficiency of electric vehicles. From these ideas, Istanbul Technical University Alternative Energy Club members and it’s supervisor created an electric vehicle project called ITU EV. This project is about developing a drive system for a conventional ICE vehicle. A small compatible vehicle had been chosen to use in the project which is Opel Corsa from Corsa B series, and it will be converted into an EV. In this study, electric powertrain design and production parts of the project will be investigated. First, vehicle mechanical data will be examined for the motor design. Afterwards black box calculations of the motor will be given following by analytical verification of the design and electromagnetic analysis. For electric drivetrain a special design 70 kW powered BLDC motor is produced and laboratory tests are made. The rated voltage is chosen as 355 V. For transmission output power of the motor shaft, vehicle’s original transmission system will be used. For driving motor, an inverter design and assembly is made. After designing electric motor, electromagnetic and computational fluid FEM analysis are made. For infotaintment a special vehicle user interface is created. In-vehicle communication is provided by CAN communication protocol. Motor laboratory tests are made in ITU Electrical Machinery Laboratory with the designed inverter.