Tekerlek içi motorlu elektrikli araçlarda elektronik diferensiyel sistemin gerçekleştirilmesi

Günümüzde ulaşım sektörünün genişlemesi bir takım sorunları beraberinde getirmiştir. Bu sorunların başında, çevre kirliliğinin artışı ve fosil yakıtların zamanla tükenmeye başlaması gelmektedir. Zararlı gazların yaydığı emisyonları ortadan kaldırmak, yakıt tasarrufu sağlayarak petrol ithal edilen ülkelere bağımlılığı azaltmak ve hava kirliliğini önlemek amacıyla elektrikli araçlar kullanılmaya başlanmıştır. 2000'li yılların ortalarında, sürücü ve batarya teknolojisindeki gelişmeler, verimli elektrik motorlarının kullanımı ve güvenli sürüşün önem kazanmasıyla elektrikli araçların kullanımı yaygınlaşmıştır. Bunların yanında, bataryaların ek masrafları ve şarj istasyonlarının azlığı gibi bazı olumsuz tarafları da vardır. Elektrikli araçlarda kaygan ve eğimli yollarda, güç ve momenti çekiş tekerleklerine eşit şekilde dağıtmak için diferansiyel sistemler kullanılır. Bir elektrikli araç viraja girdiğinde, diferansiyel dişlileri devreye girerek virajın dışında kalan tekerleğin hızlı, içinde kalan tekerleğin ise yavaş dönmesini sağlarlar. Diferansiyel sistemin kullanılmadığı durumda, bir tekerlek hızlanırken diğerinin yavaşlaması için frenleme yapılacağından tekerlekler kayacaktır. Bu da güvenli sürüşün sağlanamamasına, yakıt tüketiminin artmasına ve lastiklerin kısa zamanda aşınmasına sebep olur. Bu çalışmada, aktarım organlarının kullanımını ortadan kaldırmak için motorlar tekerlek içlerine yerleştirilerek bir elektronik diferansiyel sistem gerçekleştirilmiştir. Böylece aktarım organlarından dolayı oluşan mekanik kayıplar, dişlilerin bakım ve onarım masrafları gibi dezavantajlar da ortadan kalkmıştır. Genellikle arka tekerlekler için yapılmış çalışmalar yerine, ön tekerlekler için bir elektronik diferansiyel sistem tasarlanmıştır. Direksiyon açısına ve aracın hızına bağlı olarak tekerleklerin dönmesi gereken hız değerleri Ackermann-Jeantand modelinden alınan matematiksel denklemlerden hesaplanmıştır. Bu denklemler kullanılarak MATLAB/Simulink'te modellemesi yapılmıştır. Daha sonra, CoDeSys V2.3 yazılımı kullanılarak sistemin tasarımı gerçekleştirilmiştir. Hesaplanan hız bilgilerini motor sürücülerine göndermek için açılımı "Kontrol Alan Ağı" olan "Controller Area Network (CAN-BUS)" protokolü kullanılmıştır. Bu protokol, hızlı, esnek, güvenilir, eşit mesaj erişimli, kablo kullanımının az olması ve dolayısıyla maliyetin düşük ve araç ağırlığının az olması gibi önemli avantajlarından dolayı tercih edilmiştir. Elektronik diferansiyelin tasarımını doğrulamak için direksiyon açısını 1˚'den 15˚'ye kadar birer derece aralıklarla değiştirerek motorların hız bilgisi deneysel olarak alınmıştır. CAN-BUS'tan iletilen ön tekerlek içi motorların hız bilgileri, deneysel sonuçlarla ve Simulink modelinden alınan hız değerleriyle kıyaslanarak elde edilen sonuçlar doğrulanmıştır. Anahtar Kelimeler: Elektrikli Araç, Elektronik Diferansiyel, Kontrol Alan Ağı.