Elektrikli taşıtlar için lineer jeneratör tasarımı ve sonlu elemanlar yöntemi ile analizi

Abstract

Günümüzde depodan tekere (tank to wheel) emisyonu sıfır; verimi ise oldukça yüksek olan batarya elektrikli taşıtların(BET) önündeki en önemli engel yetersiz menzil problemidir. Bu dezavantajı ortadan kaldıracak, yöntemlerden biri de ihtiyaç duyulduğunda jeneratör görevi görerek bataryayı şarj edecek bir menzil arttırma ünitesi kullanılmasıdır. Menzil arttırıcı ünite olarak; Wankel motor, pistonlu içten yanmalı motor, yakıt hücresi, gaz türbin motoru ve serbest pistonlu lineer jeneratör(SPLJ) kullanılabilmektedir. Bu tez çalışmasında, düşük ağırlıklı elektrikli taşıtlarda kullanılabilecek, 153 cm3 hacimli, buji ateşlemeli, direkt yakıt enjeksiyonlu, benzinli, 10:1 sıkıştırma oranına sahip, karşıt-pistonlu serbest-pistonlu lineer motorun, SOLİDWOKS programı yardımıyla tasarımı yapılmıştır. Motorun teorik hesaplarının ardından, ANSYS programı vasıtası ile literatürdeki sıcaklık ve basınç değerleri kullanılarak, termal ve yapısal analizleri yapılmıştır. Çalışma sonunda; yaptığımız tasarımın, termal ve yapısal olarak, çalışma şartlarına uygun olduğu ve menzil artırıcı ünite olarak kullanılabileceği tespit edilmiştir.

Today, battery electric vehicles (BEV) have zero emission (tank to wheel) and very high efficiency. However, the most important obstacle of BEV is insufficient range. This disadvantage can be eliminated in term of range extender systems. Range extender system like generator can charge battery when required. Free piston linear generator, Wankel engine, piston internal combustion engine, gas turbine motor and fuel cell can be used as range extender unit. In this study, opposed-piston free-piston linear generator which can be used in low weight electric vehicles, which has spark ignition, 153 cm3 volume, and gasoline direct fuel injection is designed by means of SOLİDWORKS software. After theoretical calculation of free piston linear engine, thermal and structural analyzes of the engine were performed by means of ANSYS software using temperature and pressure in the literature. At the end of the study; the engine design has been determined to suit to operating conditions, as thermal and structural, and it has been determined that can be used as a range extender unit.