Hibrit elektrikli araçlar (HEV’ler), bir aküye veya doğrudan tekerleklere birlikte veya ayrı ayrı tahrik sağlayan bir elektrik jeneratörüne bağlanan bir veya daha fazla elektrikli makine ile birlikte içten yanmalı motorları (ICE) kullanan araçlardır.
Hibrit araçların geliştirilmesi zorlu bir iştir; çünkü geleneksel içten yanmalı araçlara göre daha iyi verimliliğe ve elektrikli araçlara (EV’ler) göre daha iyi bir kilometre aralığına sahip araç elde etmek için mekanik, elektrik ve elektronik teknolojilerin birleştirilmesi gerekir.
HEV’ler, daha küçük pil paketleri kullanırken Bataryalı EV’lere kıyasla önemli ölçüde daha fazla menzile sahiptir ve bu da onları daha uygun maliyetli hale getirir. Bu nedenle HEV’ler, yalnızca İçten Yanmalı Motorlu (ICE) araçların yerini alacak kısa ve orta vadeli çözümler olarak değerlendirilmektedir.
HEV’lar genel olarak, Hafif hibrit (MHEV), Tam hibrit (HEV) ve Plug-in hibrit (PHEV) olmak üzere üç gruba ayrılmaktadır. Hafif hibrit, geleneksel ICE ile tam hibrit arasında bir ara çözüm olduğundan daha az karmaşık elektrik sistemlerine sahiptir.
Hafif hibritin elektrik motoru, esas olarak bazen jeneratör-motor ünitesi olarak da bilinen entegre bir normal alternatörün ve marş motorunun yerini alan 48V’luk bir jeneratör/motor, daha sorunsuz çalıştırmaya, verimliliğe ve ağırlık tasarrufuna yardımcı olur.
Jeneratör aynı zamanda rejeneratif frenleme yoluyla da çalıştırılır ve ısı olarak dağıtılacak olan gücün yeniden yakalanıp araca güç sağlamak için geri kazanılmasına olanak tanır. Yarı hibrit sistemler tarafından üretilen küçük güç desteği, düşük hız durumlarında içten yanmalı motoru desteklemeye veya motor çalıştırma/durdurma işlevselliğinin taleplerini karşılamaya yardımcı olur.
Hafif hibrit sistem hem benzinli hem de dizel motorlarla kullanılabiliyor. İlki esas olarak şehir içi sürüş veya kısa mesafeli yolculuklar için önerilirken, ikincisi daha uzun rotalar ve örneğin dağlık alanlar gibi yüksek tork gerektiren ağır yükler için önerilir.
Hafif hibrit sistem, 48V’luk sistem olarak da kullanılmaktadır. Bunun sebebi daha fazla enerji geri kazanımı sağlamak ve dolayısıyla yakıt tüketimini de büyük ölçüde azaltmak için 48 voltluk bir lityum iyon veya kurşun karbon bataryadan, batarya ve hibrit güç aktarma organları için kontrolörlerden güç sağlamak için gücü 12 volta düşüren bir DC/DC dönüştürücü kullanılmaktadır. Geleneksel 12V sistemi, farlar, radyo veya cam regülatörleri gibi tüm düşük voltajlı tüketicilere güç sağlamaya devam ediyor.
Bir DC/DC dönüştürücü iki elektrik sistemini birbirine bağlar; böylece geri kazanılan fren enerjisi 12V elektrik sistemini de besler.
MHEV Nasıl Çalışır?
MHEV’lerin temel amacı geleneksel yakıt tüketimini ve içten yanmalı motorların karbon emisyonlarını azaltmaktır.
MHEV sistemin ana bileşeni, geleneksel araçlarda kullanılan marş motorları ve alternatörlerin yerini alan ve mini motor görevi gören küçük bir akü ve elektrik jeneratöründen oluşuyor.
Jeneratörün frenleme sırasında biriktirdiği kinetik enerji, daha sonra diğer şeylerin yanı sıra araç üstü donanıma güç verilmesine, içten yanmalı motorun çalıştırılmasına veya hızlı sürüş sırasında içten yanmalı motorun torkunu artırmaya yardımcı olur. Tüm sistem, verimli enerji yönetimi sağlayan yerleşik bir bilgisayar tarafından kontrol edilir.
Çalışmalarda, bu çözümün geleneksel yakıt tüketimini yaklaşık %5 ila %15’e kadar azaltacağı gösterilmiştir. MHEV’ların faydaları özellikle sık dur-kalk gerektiren şehir içi sürüş sırasında hissedilmektedir. Bunun nedeni, bu tür sürüşün, sollama veya trafiğe karışma durumları da dahil olmak üzere daha yumuşak bir sürüş sağlamasıdır.
MHEV’lerin Avantajları
- Basit yapılarından dolayı kullanımı kolaydır.
- Akıllı bir şanzıman tasarımına gerek yoktur.
- Düşük karbon emisyonuna sahiptir.
- Sahip olma ve yakıt tüketimi olarak ekonomiklerdir.
MHEV’lerin Dezavantajları
- Hızlanma sırasında motorun verimliliğini artırması haricinde diğer araç performanslarında etkisi kayda değer bir avantaj sağlamaz.
- Ulaşılabilirliği ve seçenekleri tam hibrit modellere göre azdır.
- Tam hibritler gibi, hibrit olmayan arabalardan daha pahalı olma eğilimindedirler.
Continental’e göre öngörülebilir gelecekte hibrit ve saf elektrikli araçların (PHEV ve saf EV) pazar payında sürekli bir artış olacak. En büyük artışın ise 2030 yılına kadar yaklaşık 25 milyon adede ulaşacak olan 48V MHEV mimarilerinden gelmesi bekleniyor.
[8]’e göre MHEV için Toplam Adreslenebilir Pazar’ın (TAM) değeri 2022’de 85,49 milyar ABD doları olarak belirlenmiştir.
Tahmin dönemi (2023-2031) boyunca %17,1’lik bir Bileşik Büyüme Oranıyla büyüyerek 2031 yılına kadar 353,94 milyar ABD dolarına ulaşması beklenmektedir.
[7]’ye göre ise 2018- 2028 yılları arası için yapılan tahmine göre %17,45’lik bir Bileşik Büyüme Oranı kaydederek önümüzdeki beş yıl içinde 224,27 milyar ABD dolarına ulaşması beklendiği belirtilmiştir.
Sıkı emisyon standartları, yakıt verimliliği ve hükümet teşvikleri, otomobil üreticilerinin ve alıcıların geleneksel araçlardan hibrit araçlara yönelmesine neden olan başlıca faktörlerdir.
En hızlı büyümenin Asya-Pasifik bölgesinde olması, bunu Avrupa ve Kuzey Amerika’nın takip etmesi beklenmektedir. Otomobil sektörü, Çin, Hindistan, Japonya ve Güney Kore gibi ülkelerde inovasyona, teknolojiye ve son teknoloji elektrikli araçların yaratılmasına odaklanmaktadır.
Görüşmek dileğiyle…
Referanslar
1- Singh, P. A., Singh, P. L., Pundir, A. K., & Saini, A. (2021). Mild Hybrid Technology in Automotive: A Review. Int. Res. J. Eng. Technol, 8, 4405-4410.
2- Cardoso, D. S., Fael, P. O., & Espírito-Santo, A. (2020). A review of micro and mild hybrid systems. Energy reports, 6, 385-390.
3- Taoudi, A., Haque, M. S., Luo, C., Strzelec, A., & Follett, R. F. (2021). Design and Optimization of a Mild Hybrid Electric Vehicle with Energy-Efficient Longitudinal Control. SAE International Journal of Electrified Vehicles, 10(1), 55-78.
4- https://www.seg-automotive.com/48v/mild-hybrid-technology/
5- https://knaufautomotive.com/what-is-a-mild-hybrid/
6- https://www.seg-automotive.com/48v/mild-hybrid-technology/
7- https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/mild-hybrid-vehicles-market
8- https://straitsresearch.com/report/mild-hybrid-market#:~:text=Market%20Overview,period%20(2023%2D2031).
