Silisyum Karbür'ün Gelecek Nesil Elektrikli Araçlarda Kullanımı

Tesla tarafından kısa bir süre önce ucuz maliyetli yeni nesil araçlarda Silisyum Karbür (SiC) kullanımının %75 oranında azaltılacağı duyurulduğunda SiC'nin EV pazarındaki geleceği sorgulanır hale gelmiştir. SiC, yüksek güç verimliliği, voltaj ve akım kayıplarını azaltma yeteneği ve termal verimliliği artırırken motor boyutunu ve ağırlığını azaltma kapasitesi nedeniyle EV'ler için pratik bir alternatif sunmaktadır.

 SiC'nin hızlı büyümesi, bu geniş bant aralıklı malzemenin potansiyelini göstermiş olup  SiC pazarının hızla büyümesi için yeni fırsatlar yaratmaya devam etmektedir. Sonuç olarak, yarı iletken üreticileri, beklenen talep artışını karşılamak için kapasite artırımına yönelik önemli yatırımlar yaptılar.

Silikon Karbür Yonga Plakası (Kaynak : İnfineon)

 SiC, tipik silikon teknolojisine göre yaklaşık 5 kat daha fazla termal iletkenliği, 10 kat daha fazla arıza (breakdown ) voltajı ve 3 kat daha yüksek bant aralığı nedeniyle mühendislere birçok fırsatlar sunar. Fiziksel ve elektriksel özellikleri nedeniyle SiC cihazları, yüksek voltaj, yüksek güç uygulamaları için mükemmel seçimlerdir. Ek olarak, SiC daha yüksek anahtarlama frekanslarında çalışmak için daha uygundur, bu da indüktörler gibi pasiflerin boyutunu düşürmeye yardımcı olur ve güç dönüştürücü (konvertörler) tarzı cihazların ağırlığını büyük ölçüde azaltır. Şekil 1'de bir silisyum karbür levhası (wafer) gösterilmektedir.

  STMikroelektronics

ST, Tesla veya diğer otomobil üreticilerinin duyurularına işaret etmekten kaçınmaya dikkat ederken, silisyum karbürün kapasite ve teknoloji geliştirmesine önemli yatırımların yapmış bir firma olarak büyüme beklentilerinde veya geniş bant aralığı stratejisinde herhangi bir değişiklik yapmadığı bilgisini kamuoyuyla paylaşmıştır.

 STMicroelectronics (ST) Güç Transistörü Makro Bölümü stratejik pazarlama müdürü Filippo Di Giovanni’nin ifadesiyle : "Birçok otomobil üreticisi ile, kısıtlanmış güç kapasitesi ve azaltılmış performansa sahip pazara dönük yeni nesil bir elektrikli aracın geleceği tartışıldı. Belki de bu, daha yüksek üretim hacimleri ile daha düşük maliyetli pazar segmentlerine hitap etme çabası olarak görülmelidir. Normalde  bu araçlar silikon IGBT'lerle çalışır, bu nedenle kısmi bir çözüm olarak bile olsa bu araçlarda SiC kullanma olasılığı, SiC MOSFET'leri üreten ve satan şirketler için iyi bir haber olma özelliği taşıyor çünkü bu tür bir hareket toplam SiC pazarını daha da genişletecektir”  

 IGBT'ler, şehir arabaları gibi sınırlı menzilli araçlar için envertörlerde iyi performans gösterebilen yaygın güç yarı iletkenleridir. Bununla birlikte, IGBT'ler entegre bir anti-paralel diyottan yoksundur ve bu nedenle ek bir diyot çipi gerektirir. Buna karşılık SiC MOSFET'ler, ek bir doğrultucuya ihtiyaç duymaksızın dahili bir gövde diyotu ile üretilirler.

 “"ST'de, hazırlık aşamasında olan yüzden fazla SiC ile ilgili projemiz var ve teknik, satış ve kapasite projeksiyonlarımızla ilgili olarak herhangi bir endişemiz bulunmuyor.  Hibrit araçların bile şarj istasyonlarına ve enerji depolama sistemlerine ihtiyaç duyduğunu da belirtmekte fayda var. SiC MOSFET'ler verimlilik açısından bu uygulamalar için hala en iyi seçimdir," diye ekliyor  DiGiovanni.

 Gelecekte güç elektroniği pazarında SiC'nin hakimiyetine meydan okuyabilecek diğer gelişmekte olan malzemelerle ilgili olarak ST, GaN'yi SiC'nin tamamlayıcısı olarak görüyor. Kart alanını en aza indirmek için indüktörlerin ve kapasitörlerin boyutunu azaltmak maksadıyla daha yüksek frekanslarda anahtarlama yapabilen DC-DC dönüştürücüler ve yerleşik şarj cihazları gibi uygulamalarda kullanılması  ciddi ölçüde verimli olabilir.

  "800V'a doğru evrilen bara gerilimleri için otomobil üreticilerinin 1200V anahtarlama cihazlarına ihtiyacı var. Bununla birlikte, GaN hala 650V ile sınırlıdır, bu nedenle bu eviricilerde GaN kullanmak yeni çok-seviyeli topolojiler gerektirecektir. Öte yandan, dikey GaN hâlâ gelişmiş Ar-Ge laboratuvarlarıyla sınırlıdır ve  halen bu teknolojinin sanayide yaygına hale gelmesinde hâlâ çok uzağız” diyor Di Giovanni.

 ONSEMİ        

Tesla'nın SiC'yi benimsemesi, söz konusu teknoloji için yüksek düzeyde endüstriyel doğrulama sağlamış oldu . SiC'nin sağladığı performans avantajlarını pekiştirirken aynı zamanda otomotiv uygulamaları için sağlamlık ve güvenilirliğin yeterince iyi olduğunu doğruladı.

 Onsemi and Power Solutions Group Otomotiv Cer Çözümleri Başkan Yardımcısı ve Genel Müdürü Bret Zahn,  " Onsemi'nin görüşü, silisyum karbürün önümüzdeki yıllarda hızla artmaya devam edeceği yönünde. "Müşterinin belirli bir uygulama için ihtiyaç duyduğu performansa bağlı olarak, SiC veya Si kullanımına duyulan ihtiyaç değişebilmekte.  Bu nedenle her iki teknolojiyi de en uygun fiyat noktasında desteklemek önemlidir. Söylemeye gerek bile duymuyorum ama  SiC'nin hacmi önümüzdeki yıllarda hızla artmaya devam edecek ve gelecekteki hacimlerin kabaca %75'i otomotiv cer uygulamaları için olacak. Bununla birlikte, IGBT  gibi silikon tabanlı güç elektroniği öğelerinin bazı sınırlamaları vardır. IGBT'nin en büyük dezavantajı, ileri yönde iletime geçtiği gerilim (knee-voltage ) nin, ki bu değerin altında cihazın akıttığı akım değeri oldukça düşüktür, yük akım miktarlarının nispeten düşük olduğu hafif yükler altında düşük verimlere sebep olmasıdır. Elektrikli araçlar tipik olarak bu hafif yük koşullarında uzun süre çalışmakta olup, IGBT tabanlı envertörlerle sürülürken standart sürüş profillerinde yüksek kayıplara ve düşük menzile maruz kalmaktadır. Öte yandan SiC MOSFET'ler, düşük akımlarda bile aynı direnç değerine sahip saf dirençler olarak çalışır. Hafif yükler için cihaz verimliliği SiC MOSFET'lerde önemli ölçüde daha yüksektir ve bu da Dünya Uyumlaştırılmış Hafif Araçlar Test Prosedüründe (WLTP) yaklaşık %10 menzil artışı sağlar.  IGBT'nin ikincil bir dezavantajı, anahtarlama verimliliğinin daha yüksek pil gerilimlerinde çok daha fazla düşüyor olmasıdır. Pi voltajı 400V'tan 800V'a ve daha yükseğe çıkmaktayken bu durum daha belirgin hale gelir.  SiC MOSFET'ler yüksek gerilimlerde verimli anahtarlama sağlamaya devam eder çünkü tek kutuplu  (unipolar ) çalışma korunur. Bu eksikliklere rağmen, IGBT'ler Si'nin bipolar iletim ve cazip fiyatı yönünden verimli tam yük/aşırı yük çalışması kriterini sağlar. Bu durum bu öğeleri SiC MOSFET'lerin genel performans başarısının tam olarak değerlendirilmediği düşük güçlü araçlar ve bu araçlarda bulunan yardımcı dingillere yönelik olarak tercih edilen maliyet duyarlı envertörlerde cazip hale getirmektedir. GaN'ın SiC'den bile daha yüksek verimliliğe sahip olan ve kullanımı her gün daha fazla artan bir malzeme olduğunun farkındadır. Ancak, GaN günümüzde yanaldır ve yaklaşık 650V maksimum voltajlarla sınırlıdır. Otomotiv pazarı hızlı şarjı kolaylaştırmak için 800V sistem gerilimine sahip sistemlere doğru ilerlerken, 1200V SiC güç modülleri ideal bir çözüm sunabilmektedir. Bugünkü GaN teknolojisi ile  gerilim ve yapısal sınırlamaların üstesinden gelmemize daha uzun yıllar olduğunu tahmin ediyoruz. GaN'ın SiC için zorlu bir rakip olacağı bir gün kesinlikle gelecek," dedi.

Onsemi firmasına göre, piyasaya çok sayıda yeni SiC alt tabaka  (substrate) tedarikçisi girdiği için SiC alt tabaka kalitesi çok önemli hale gelmektedir. Firma yetkilisi şöyle sürdürüyor konuşmasını: 

"Bu tedarikçilerin çoğunda gördüğümüz sorun, alt tabakalarının kalitesinin düşük olması ve çoğunun çip seviyesinde çok düşük verimle sonuçlanacak ciddi kristal kusurluluğuna sahip olmasıdır. Düşük hacimlerdeki düşük verim, yüksek hacimlerde daha da düşük verime yol açıyor, çünkü en deneyimli SiC alt tabaka tedarikçileri bile düzgün bir kaliteyi korurken ölçeklendirmede zorlanmaya devam ediyor.

OEM'ler, yarı iletken tedarikçileriyle daha güçlü bağlantılara ihtiyaç duyduklarını ve bunları Tier-1  satıcılarına bırakamayacaklarının yeni yeni farkına varıyorlar. Yakın dönemde yaşanan otomotiv sektöründeki yarı iletken chip problemi bu tür ilişkilerin önemini artırıyor. ICE otomobillerden  EV'lere geçiş süreci araç yarı iletken donanımında artış gerektiriyor.  OEM'ler yarı iletken uzmanlığından yoksundur. Tier-1 bağımlılığının arttığı uzun yıllar boyunca BMW, Mercedes-Benz, VW, Stellantis, GM, Ford ve diğerleri gibi "geleneksel" OEM'ler, şirket içi mühendislik yetkinliklerini, Tier-1 kontratlarını projelendirerek yöneten teknik program yöneticileriyle değiştirdi.

Geleneksel OEM'ler Tesla, Rivian, NIO gibi gelişmekte olan OEM'lerle rekabet edebilmek için kurum içi mühendislik yeteneklerini geliştirmek üzere daha güçlü yarı iletken tedarikçi ortaklıklarına ihtiyaç duymaktadır. Volkswagen, HKMC ve BMW, onsemi'nin en verimli elektrikli araçları tasarlamalarına ve üretmelerine yardımcı olmak için anlaştığı birkaç geleneksel OEM ortağı arasında yer alıyor"

WOLSPEED

Tesla'nın duyurusuna cevaben Wolfspeed yarı iletken firması, bunu düşük maliyetli bir model sunma ve elektrikli araçları herkes için daha erişilebilir hale getirme çabası olarak olumlu görüyor.

Wolfspeed Otomotiv Satışları Başkan Yardımcısı Frank Ferrante:

 "Geleceğin bu düşük güçlü araç platformunun silisyum karbürün faydalarını an itibarıyle görüyor olması , işimiz için son derece olumlu ve SiC'nin uzun ömürlülüğüne olan güvenimizi güçlendiriyor" diyor. 

IGBT türünde geleneksel silikon tabanlı cihazlar onlarca yıldır güç dönüştürme tarafında yaygın bir biçimde  kullanılmaktadır. IGBT'lerle karşılaştırıldığında SiC güç cihazları %5-15 daha fazla menzil ve buna göre de batarya maliyetlerinde önemli tasarruflar sunar.  Ferrante, otomotiv OEM'lerinin performans ve maliyetleri her zaman dengede tuttuğunu başardığını ve gelecekte de bunu yapmaya devam edeceklerini kabul ediyor.

Güç elektroniği pazarında SiC ile rekabet edebilecek yeni yarı iletken teknolojiler ve malzemelerle ilgili olarak Wolfspeed, "GaN'ı tamamlayıcı bir teknoloji olarak görüyor. GaN, düşük güçlerde  AC'den DC'ye dönüştürmede son derece faydalıdır ve her yerde daha küçük, daha verimli güç kaynaklarına ihtiyaç vardır." diye ekliyor. Kendisi yine: 

"Mesele sadece elektrikli araçlar değil - dünya bugün ürettiğimiz enerjiyi mümkün olduğunca verimli kullanmaya odaklanmış durumda ve Wolfspeed'in ürünlerine ait uygulamaların listesinin her geçen gün daha da büyüdüğünü görüyoruz. Isı pompaları ve servo sürücülerden elektrikli trenlerde görev yapan invertör ve enerji depolama sistemlerine  kadar, silisyum karbürün benimsenmesinde olağanüstü bir artışın devam ettiğini görüyoruz. Silisyum Karbür gibi geniş bant aralıklı yarı iletkenler teknolojisine olan talep, sektörümüz için gerçekten de hayatta bir kez karşılaşılabilecek bir fırsattır." diyerek sonlandırıyor konuşmasını. 

Elektrikli Araçlarda Hibrit Tahrik Sistemlerinin Tanıtımı

 Günümüzde taşımacılıkta kullanılan araçların geliştirilmesi noktasında en önemli hedeflerden biri sera gazı emisyonlarını azaltmaktır. Nihayetinde asıl mesele burada her geçen gün kendini daha fazla gösteren iklim değişikliğini frenlemeye dönük bir gayret içinde olmaktır. Örneğin Avrupa'da, AB devletlerinin aldığı bir karara göre, yeni arabaların 2030'da 2020'ye göre en az yüzde 35 daha az CO₂ salması gerekiyor. Bu denli çabuk erişilmesi arzulanan bir hedefin tutturulması ne az sayıdaki tam elektrikli otomobillerle, ne de optimize edilmiş benzin-dizel motorlarla mümkün olabilir. Çözüm ancak içten yanmalı motor ile elektrikli motoru hibrit tahrikli olarak çalıştırmakta yatar. Elektrikli motor tahrikine dayalı seyahatin menzili ne kadar artarsa bu durum çevre adına o kadar iyi olacaktır.

Farklı Hibrit Konseptler

Ancak, hibrit denildiği zaman tek tip bir hibrit var sanılmasın. Uzmanlar, içten yanmalı motorun, elektrik makinesinin, jeneratörün ve şanzımanın düzenine ve işlev tanımlarına bağlı olarak sistemleri seri, paralel ve güç paylaşımlı (hem seri hem paralel ) hibrit tahrikler olarak ayırır. Bu kategoriler altında yıllar içerisinde farklı hibrit konseptler de ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte, şu anda seri hibrit mimarilere bakarsanız, birkaç tane esaslı gelişim trendini hemen fark edeceksiniz.

Seri Hibrit: İki Motor Tek Tahrik Sistemi

Seri hibrit tahrik sistemi , bir jeneratöre mekanik olarak akuple olan içten yanmalı bir motordan oluşur. İlaveten sistemde tekerlekleri hareket geçirecek bir elektrik motor da bulunmaktadır. İçten yanmalı motor sadece elektrik akımını üreten jeneratörü çalıştırma görevine sahiptir. Bu elektrikle, ya aks diferansiyeline sahip bir elektrik motoru aracı hareket ettirir ya da bu görevi bir diferansiyele sahip olmayan aks başına iki motor yerine getirir.

Seri Hibrit Sistem

[İçten yanmalı motor ve tekerlekler mekanik olarak birbirine bağlanmamıştır. İçten yanmalı motor bir jeneratörü tahrik eder. Geçici olarak bir bataryada depolanmış enerjisi, tekerlekleri hareket ettiren bir elektrik motoruna aktarılır]

Bu konseptin başlıca avantajları şunlardır: 

İçten yanmalı motor, sürüş koşullarından bağımsız olarak çalışabilir ve araç dururken bile aküyü şarj edebilir. Seri hibrit ayrıca, aküde depolanan enerjiyi kullanarak içten yanmalı motor çalışmıyorken bile tamamen elektrikli bir tahrike olanak tanır. Günümüzün elektrik bataryalı araçlarında, içten yanmalı motor aynı zamanda menzil artırıcı olarak da hizmet eder. Aracın bataryalarındaki enerjinin bitmesi nedeniyle yolda kalmamasını sağlar..

Paralel Hibrit: İki Motor , Çift Tahrik Sistemi

Seri hibritten farklı olarak paralel hibrit, içten yanmalı motor ve tekerlek arasında mekanik bir kuplaja sahiptir. Yanmalı motora ait mekanik ile elektrikli güç aktarma organları ihtiyaca göre esnek bir biçimde devreye girerler çıkarlar. Daha açık söylemek gerekirse araç ya tamamen elektrikli, tamamen yanmalı motorla tahrikli ya da her ikisinin belli miktarda işlevsel olmasıyla çalıştırılabilir. içten yanmalı motorla veya aynı anda her iki tahrikle karışık olarak. Paralel hibritte, elektrik motorunun ve içten yanmalı motorun gücü toplam bir güce ulaşmaktadır. İçten yanmalı ve elektrik motorlarına ek olarak, bu tür hibrit sistemler ayrıca bir veya daha fazla dişli, kavrama veya serbest kavrama göbeği vs. gerektirir.

Hafif Hibrit (Paralel)

[Bir marş jeneratörü görevi gören ve içten yanmalı motorun kayış tahrikine entegre edilmiş veya doğrudan krank miline bağlanmış hafif hibrit yapı. Hafif hibrit, 48 voltluk sistem gerilimiyle bile, normalde kullanılmayan frenleme enerjisinin yakıt tasarrufu sağlayacak şekilde geri kazanılmasını mümkün kılar. Ayrıca, gerekmediği hallerde içten yanmalı motoru durdurarak yakıt tasarrufu sağlayan start-stop ve boşta çalışma işlevleri de mümkündür.]

Hizmet ve işlev yelpazesine bağlı olarak uzmanlar, paralel hibrit düzenlemede hafif ve tam hibrit arasında bir ayrıma giderler. Hibritleştirmede en basit ve en ucuz şekli, içten yanmalı motorun kayış tahrikine marş jeneratörü olarak entegre edilen veya doğrudan krank miline bağlanan hafif hibrit isimli tiptir. Hafif hibrit, 48 voltluk nispeten düşük bir sistem voltajıyla bile, normalde israf edilen frenleme enerjisinin yakıt tasarrufu sağlayaracak şekilde geri kazanılmasını sağlar. Buna ek olarak, ihtiyaç olmadığında içten yanmalı motoru her zaman kapatan yakıt tasarrufu sağlayan start-stop ve yavaşlama fonksiyonlarını etkinleştirir. Son olarak hafif hibrit, hızlanma sırasında içten yanmalı motoru destekler.

Tam Hibrit Sistem

[Elektrik motoru, yerden tasarruf etmek için şanzıman mahfazasına oturur. Bu hibrit varyantla araç, yalnızca içten yanmalı motor tahrikiyle veya tamamen elektrikle çalıştırılabilir. Takviye modu (Boost) devredeyken, elektrik motoru hızlanma sırasında içten yanmalı motoru ilave güç üreterek destekler. Fren yaparken, elektrik makinesi , fren enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ve bu enerjiyi bataryada depolayan bir jeneratöre dönüşür.]

Önemli ölçüde daha yüksek performanslı tam hibrit sistemde, tahrik için elektrik motoru genellikle araç şanzımanına entegre edilir. 600 volta kadar çıkabilen daha yüksek sistem voltajı, SUV gibi ağır araçlarda bile günlük kullanıma uygun sürüş performansıyla ve daha uzun menzille sahip tam elektrikli bir sürüşe olanak tanır.

Hibritleştirme Vasıtasıyla Dört Tekerlek Tahriki

Seri hibritlerle karşılaştırıldığında, paralel tam hibrit sistemler, çalışma durumuna bağlı olarak tahrik motoru veya jeneratör olarak çalışan sadece bir elektrik makinesi gerektirir. İçten yanmalı ile elektrik motorunun performansı birbirinden bağımsız olarak ölçeklendirilebilir ki böylece sistem bileşenlerinin sürüş profiline daha iyi uyarlanması imkan dahilinde olsun.

Günümüzün taşıt konseptleri genellikle maliyet tasarrufu sağlayan modüler bir konsepte dayanmaktadır. Bununla beraber, özel binek otomobilleri ortak bir gövde platformu kullanırlar; farklı tahrik konseptleri farklı modüllerin kullanılmasıyla uygulanabilir. Burada paralel hibrit konsepti, büyük bir esneklik sunmaktadır. Şanzıman tarafında tam hibrit olan sistemlerde, hibrit tahrikini gerçekleştiren aksam tümüyle şanzıman mahfazasına yerleştirilmiştir, böylece yeni teknoloji, klasik arkadan çekişli araçların aktarma organlarına sadece birkaç değişiklikle nispeten kolay bir şekilde entegre edilebilir.

Taşıtın gövde platformuna, mevcut kurulum alanına, maliyetlere ve istenen işlev aralığına bağlı olarak, paralel hibrit mimari kullanılarak başka sistem konfigürasyonları elde etmek de mümkündür. Aracın tahrik edilmeyen normal arka aksı yerine, akstan, tahrik millerinden, elektrik motorundan ve kontrol elektroniğinden oluşan bir ünite kolayca monte edilebilir. Bir katma değer olarak, bu konsept aynı zamanda, sürüş kontrolünün elektrikli arkadan çekişi gerektiğinde yanmalı motorun sağladığı önden çekişe kattığı bir dört tekerlekli tahrik işlevi de sunar.

İçten Yanmalı Motorsa Sahip Araçların Elektrifikasyonu

Plug-in Hibrit: Priz Bağlantılı Paralel Hibrit

Hibrit sistemin izah edilen tüm varyantları, plug-in hibrit olarak konfigüre edilebilir. Bu halde, Plug-in hibrit, daha büyük kapasiteli bir batarya ile karakterize edilmektedir. Daha uzun mesafelerde tamamen elektrikli sürüş sağlar. Plug-in hybrid'in özelliği, sadece geri kazanımın - örneğin frenleme sırasında - aküleri doldurması değil, aynı zamanda bu araçların harici elektrik şebekesi üzerinden bir fişle şarj edilebilmesidir. Pil ne kadar büyük olursa, elektrikli tahrik üzerinden katedilecek menzil o kadar büyük olur. Plug-in hibrit, bir yandan tamamen akülü elektrikli bir aracın üstünlüğüne bir kapı aralarken diğer yandan ise içten yanmalı motor sayesinde sınırsız uzun mesafeli ulaşım avantajı sunmaktadır.

Güç Paylaşımlı ( Seri -Paralel ) Hibrit Sistem : Bir Araçta Üç Motor

Güç paylaşımlı hibrit, seri ve paralel hibritlerin bir kombinasyonudur.Burada, içten yanmalı motorun gücü, mekanik ve elektrik olmak üzere iki bileşene bölünür. Günümüzün standart seri hibrit sistemlerinin kalbi, içten yanmalı motor ve iki elektrikli makineye ilaveten bir planet dişlidir. Elektrik makinelerinden biri motor, diğeri ise jeneratör görevi görür. Bu sistemde içten yanmalı motor gücünün bir kısmını doğrudan tekerleklere aktarırken jeneratör de aynı anda gücün geri kalanını elektrik enerjisine dönüştürmektedir. Bir batarya bu enerjiyi depolar ve onu gerektiğinde tekerleklerin güç akışına entegre edilmiş olan elektrik motoruna aktarır. Böylelikle, bir yandan tamamen elektrikli bir sürüş mümkün olurken, diğer yandan da tahrik için gerekli olmayan enerji geçici olarak depolandığı için içten yanmalı motorun optimum tüketim hız ve yük aralıklarında çalıştırılabileceği anlamına gelir. Bununla birlikte, bir planet dişlinin kendine özgü özelliklerinden dolayı, bu hibrit konfigürasyonda içten yanmalı motor ve elektrik motorunun performansı çok hassas bir şekilde birbiriyle uyumlulu hale getirilmelidir.

Bir Standart Olarak İçten Yanmalı Motorların Elektrifikasyonu

İçten yanmalı motor tahrikinin elektrifikasyonunun öncelikle 48 voltluk hafif hibrit sisteme sahip orta sınıf ve daha altı araçlarda olması , tam hibrit sistemlerin ise başlangıçta daha büyük araçlarda yaygınlaşması beklenmektedir. Plug-in hibrit, elektrikli tahrik ve içten yanmalı motorun avantajlarını en iyi şekilde birleştirir ve araç kullanıcısına mümkün olan en büyük esnekliği sunar.

Tüm Yönleriyle 5G Teknolojisi

Mobil iletişimin en son gelişim aşaması 5G'dir. Bu yeni teknoloji, çok daha yüksek veri kapasitesi ve son derece kısa yanıt süreleri sağlar. Bu, tamamıyla ağ üzerinden bağlantılı bir toplum için yeni uygulama olanaklarının kapılarını açar. İnternet of Things olarak bilinen Nesnelerin İnterneti teknolojisinin hayata geçirilmesi için çok önemli bir atlama taşı olan 5G günümüzde  çok yüksek hızlı internet olarak bilinir.  Bilhassa Bilkent Üniversitesinde görev yapan profesör Erdal Arıkan'ın bu sahadaki çalışmalarının Huawei firmasının literatür taramalarında sergilediği dikkat neticesinde farkedilmesiyle 5G teknolojisi büyük bir hızla küresel teknolojilerde öncü konuma yükselmiştir.  Arıkan polar kodlarla güvenilir veri aktarımının nasıl yapılabileceğini son derece nefis bir şekilde göstererek bu teknolojinin deyim yerindeyse babası olmuştur.  Bu çalışmaların neticesinde Huawei firmasının kendisine duyduğu saygı ve hayranlığın nişanesi olarak tertip ettiği etkinliğin bir videosunu veriyorum:

Süper hızlı 5G mobil iletişim standardı, ağ üzerinden bağlantılı gigabit toplumunun temelidir. Yüksek veri alışverişi gereksinimleri olan uygulamalara özel bir ivme kazandıracaktır. Akıllı bir şehir'de 5G sayesinde trafik sıkışıklığı ve kaza uyarıları ile boş park yerleri gerçek zamanlı olarak sürücülere bildirilebilir. Araçlar birbirleriyle ve mevcut altyapı ile iletişim kurabilir - hızlı ve güvenli veri iletimi, yüksek düzeyde otonom özellikli bir sürüş için itici güçtür. Otomobil için yeni işlevler içeren yazılım güncellemeleri bile mobil iletişim arabirimi aracılığıyla saniyeler içinde gerçekleştirilebilir.

5G Teknolojisinin Gelişim Çizgisi

Bir diğer önemli 5G uygulama alanı da Endüstri 4.0'dır. Ağ bağlantılı değer ve tedarik zincirleri, üretim tesislerinin kapsamlı şekilde sensörler üzerinden izlenmesi ve birbiriyle etkileşime giren robotları ile endüstri 4.0 yüksek performanslı iletişime ciddi ölçekte bağlıdır.

Süper hızlı mobil iletişim sayesinde medya kullanımı da gelecekte daha bireysel, esnek ve çeşitli hale gelecek. Bir konser veya futbol maçında aynı anda birkaç bin kişi mobil internete erişebilir olacak. Etkinliği 4K/8K Super HD kalitesinde ve interaktif olarak farklı açılardan akıllı telefonunuzdan zaman gecikmesi yaşamadan takip edebiliceksiniz. LTE ile karşılaştırıldığında 5G, 100 kat daha fazla veri kapasitesine ve 1000 kattan daha hızlı veri iletimine sahiptir. Neredeyse fark edilmecek kadar ufak gecikme süreleri sayesinde mobil iletişim standardı, ağda ışık hızında tepki oluştururken çok daha az elektrik tüketecektir. Bu etkileyici başarıların temelinde dört yenilik yatıyor.

Şimdiye kadar akıllı telefonlar ve diğer elektronik cihazlar 3 KHz ile 3 GHz arasında dar bir frekans aralığı kullandı. Ancak, hızla artan sayıda mobil ve ağa bağlı aygıtlar bu frekans alanını paylaşıyor - bunun sonucunda veri iletimi giderek yavaşlarken mevcut bağlantılar giderek daha çok arızaya meyilli hale geliyor. Çözüm, 6 GHz'in altındaki frekansları ancak özellikle milimetre dalga aralığına karşılık gelen ve mobil cihazların henüz veri iletmediği 30 ila 300 GHz arasındaki frekansları kullanmaktır. Burada Nesnelerin İnterneti için yeterli bant genişliği mevcuttur. Bununla birlikte, milimetre dalgaların zayıf bir yönleri vardır: taştan yapılmış ev duvarlarına nüfuz etmezler ve ağaçlar veya şiddetli yağmur tarafından emilebilirler.

Mimo Teknolojisi

Milimetre dalga aralığında veri iletiminde ölü noktalardan kaçınmak için, birçok küçük verici istasyon katılımcıların yakınına getirilir. Önceki mobil ağın bir uzantısı olarak hizmet veren küçük bir hücre ağı oluştururlar. Mevcut ağın bu şekilde genişletilmesi, sadece düşük bir iletim gücüne ihtiyaç duyularak yakındaki kullanıcılara ulaşılmasını sağlar. İstasyonlar arasındaki daha kısa mesafeler nedeniyle, cep telefonu veya IoT cihazı her zaman bir sonraki istasyona iyi bir bağlantı kurabilmektedir. Monolitik Mikrodalga Entegre Devreler (MMIC), verilerin 90 GHz'e kadar olan frekanslarda iletilmesine izin verir; pazar şu anda 40 GHz'e kadar olan frekanslara odaklanmaktadır.

MIMO teknolojisine (Çoklu Giriş Çoklu Çıkış) sahip bir iletim sisteminde, veri akışı birkaç verici ve alıcı anten aracılığıyla aktarılır. Bu sinyal alımını iyileştirir, menzili ve genel veri performansını artırır. LTE genellikle en çok sekiz anten öğesini bir araya getirirken, 5G önemli ölçüde daha büyük güç gerektirir: Milimetre dalga teknolojisinde , bir verici veya alıcı istasyonda genellikle birkaç yüz anten kullanılır. Masif MIMO olarak adlandırılan bu optimize edilmiş çoklu anten teknolojisi, mobil ağın kapasitesini kat kat artırır. Bununla birlikte, Tabii ki , Masif MIMO, milimetre dalgaların avantajlarını kullanmak için başka bir teknolojiye ihtiyaç duyar: Sinyaller yalnızca hüzmeleme (beamforming) tekniği ile güvenilir bir şekilde odaklanabilir ve iletilebilir.

Geleneksel antenlerden çıkan sinyaller her yöne düzgün ve aynı şekilde yayılırlar. Sinyaller diğer istasyonlarınkilerle çakışırsa, parazit meydana gelebilir ve sinyal iletimi ciddi şekilde bozulur. Massive MIMO'nun çoklu anten teknolojisi, hüzme oluşturma ile birlikte bu sorunu çözer: Aynı sinyali farklı zamanlarda birden fazla antenle göndererek, verici, istemcinin yaklaşık konumunu tespit eder ve iletim gücünü buna göre ayarlar - İngilizcede beamforming adı verilen hüzmeleme sinyal formu bu şekilde şekillendirilmiş olur. Bir hüzmeleme vericisi böylece farklı yönlerdeki bireysel alıcılara bireysel sinyaller gönderebilmektedir. Bu, menzili artırır, daha istikrarlı bir bağlantı ve daha yüksek iletim hızları sağlar ve radyo parazitlerini azaltır.

Hüzmeleme (Beamforming) Tekniği 

Giderek daha da artan ağa bağlanabilirlikle beraber, veri güvenliğine olan ihtiyaç da artmaktadır. Akıllı evler, ağa bağlı arabalar ve Endüstri 4.0, yetkisiz erişime karşı koruma ve veriler ve süreçlerin güvenliğini gerektirir. Yenilikçi yarı iletken tabanlı güvenlik çözümleriyle, geleceğin 5G mobil ağ yapısını artan sayıda güvenlik tehdidine karşı korumak önem teşkil eder.

5G Teknolojisinin Uygulama Örneklerinden Kesitler

1.

Satış sektöründeki meslektaşlarımızla bir toplantı yapıyoruz ve yine bu durum akşam geç saatlere kadar sürdü diyelim. Firdevs hanım evine giderken gece şehir merkezinden arabasıyla geçiyor olsun. "Neyse ki, bu saatlerde genellikle trafiğin yoğun olduğu saatlerde olduğu gibi ciddi ölçekte bir trafik sıkışıklığı yok," diye düşünüyor kendisi. Akşamın erken saatlerinde şehrin kuzeyinden güney bölgesindeki dairesine gitmek hızlıca bir saatten fazla sürebilir.

Akşam geç saatlerde eve dönmenin dezavantajı: Sokaklarda neredeyse hiç boş park yeri bulunmamaktadır . Ama Firdevs hanım bunun için endişelenmiyor. Yaşadığı muhit bir pilot projenin parçasıdır. Sokak lambaları radar sensörleri ve kablosuz haberleşme çipleri ile donatılmıştır. Yakındaki park yerlerinin boş olup olmadığını tanırlar ve bu bilgiyi mobil ağ üzerinden merkezi bir sunucuya iletirler.

İlgili uygulama Firdevs hanımın aracında da yüklenmiş durumdadır. Bu uygulama hangi park aydınlatma direklerinin altında ücretsiz park yeri olduğu bilgisini navigasyon sistemi aracılığıyla gösterebilir. Firdevs hanımın gerçekten uzun uzun park yeri araması gerekmiyor : Dairesinden sadece 150 metre uzağa park etme imkanına sahip oluyor. "Gerçek bir rahatlık” diye geçiyor Firdevs hanımın aklından kendisi otomobilini park ederken. "Bu teknoloji zamandan ve yakıttan tasarruf sağlıyor. Ve üçüncü kez sokaktan geçtiğinizde komşuları rahatsız etmiyorsunuz.”

2.

Tahsin bey de arabasını bir park yerine doğru sürüyor olsun. Aracını daha birkaç ay önce kiralamıştır ve sürüş alanında yakası açılmamış fırsatları konusunda hevesli bir ruh hali içerisinde. Araç trafik sıkışıklığı durumunda tamamen otonom sürüş yapabilmektedir. "Tekerlekleri üzerinde ilerleyen bir bilgisayar," diye geçiriyor aklından otomobili kiralayan kişi aracın tüm işlevlerini kendisine açıkladıktan sonra.

Aracın motorunu durdurduğunda ekranda bir mesaj beliriyor : Araç üreticisi ona, sürüşü daha güvenli ve daha konforlu hale getiren bir dizi yeni fonksiyon içeren yeni bir yazılım güncellemesi sunuyor. Bunun için arabasının artık servise gitmesine bile gerek yok. Cep telefonuna benzer şekilde, söz konusu güncellemeyi araçtaki bir cep telefonu arabirimi -Telematik Ünitesi ismi verilen donanım-aracılığıyla başlatabiliyor. Güvenlik çipleri, araca yalnızca yetkili servis sağlayıcının erişebilmesini sağlamakta.

Hızlı 5G ağı sayesinde, yeni yazılım sürümlerinin yüklenmesi ve kurulumu 20 dakikadan fazla süre almayacaktır. Tahsin bey’in ertesi sabaha kadar arabaya ihtiyacı olmayacağı için güncellemeyi onaylıyor. Güncelleme o anda yüklenirken kendisi inip aracının kapılarını kilitliyor. Güncel kullanım kılavuzu birkaç saniye içinde otomatik olarak doğrudan akıllı telefonuna yüklendi. Bu, ona yeni işlevler hakkında hemen bilgi edinme fırsatı sunuyor. Yarın sabah arabasının genişletilmiş işlevselliğini kullanabilir.

Pas, serbest durumdaki santrfora tam zamanında ulaşıyor. Santrafor topu alıyor ve direk şutunu çekiyor. Gol!!! 70.000'den fazla seyirci sevinç içinde. Mücahit Saran ve oğlu Türkay tribünde oturuyorlar. Her zamanki gibi, Türkay akıllı telefonunu elinde tutuyor. Sahada olup biteni takip ederken bir yandan da ekrana bakmaya devam ediyor. Büyük bir ulusal TV kanalı, maçı internetten canlı yayınlıyor.

3.

Türkay oyunu hem sahada izleyerek hem de mücadeleyi farklı kamera açılarından gösteren cep telefonu vasıtasıyla deneyimliyor. Üstelik neredeyse hiç zaman gecikmesi olmadan. Hızlı 5G ağı bunu mümkün kılar. Türkay'ın kulağında küçük bir kablosuz hoparlör bile var ve aynı anda yayıncının yorumlarını duyabiliyor.

Mücahit bey stadyumdaki atmosferin tadını çıkarmayı tercih ediyor. Etrafına bakınıyor. Birçok izleyici akıllı telefonlarının yardımıyla futbol maçını iki kez izliyor adeta. Bu uygulama artık büyük çaplı etkinliklerde gerçek bir trend haline dönüşüyor . Mücahit bey "Birkaç bin kişi burada aynı anda veri trafiğinde bir darboğaz olmadan mobil internete erişebiliyor." olması olağanüstü bir durum..

 

 

Cer Motorlarında Kullanılan Temel Güç Kontrol Yöntemleri

Temel olarak, kollektörlü doğru akım motorunun kontrolü için gerilim ve manyetik alanlar kullanılır. Gerilimin değiştirilerek kontrol sağlanmasında, cer motorunun terminal gerilimi kontrol edilmektedir

Cer  (Demiryolu elektrikli tahrik )teknolojisinde bu amaçla aşağıdaki araçlar kullanılabilir:

-Değişken gerilimli cer motorlarına güç sağlamak için gerilim kademeli transformatör. Bu ekonomik yöntem, bugün hala faaliyette olan hemen hemen tüm eski AC demiryollarında bulunabilir.

-Cer motoruna ait çok kademeli devreye seri ön dirençler.  D.C gerilimle çalışan eski raylı sistemlerin tümünde, gerilim değiştirmek amacıyla bir trafo bulunmadığından, yüksek kayıplar nedeniyle bu ekonomik olmayan yöntemin kullanılması gerekiyordu.

-Cer motorlarının yeniden gruplandırılması. Cer motorlarının - hıza bağlı olarak - seri veya paralel bağlanması, DC demiryollarının devreye seri ön dirençlerindeki kayıpları azaltmak için yararlı, yaygın olarak kullanılan ek bir önlemdir.

-Hassas ayarlanabilir motor gerilimi üretmede görev ve cer sisteminde görev yapan taşıtının üzerinde yer alan döner konvertör grupları. Düşük verimlilik ve yüksek ağırlığı nedeniyle (lokomotifte üç kez elektrik/mekanik enerji dönüşümü) kontrol tekniği yönünden çok faydalı olan besleme şekli giderek daha az kullanılır hale gelmiştir. Bugün artık hemen hemen hiç kullanılmaktadır.

- Güç elektroniği öğeleri içeren faz açısı kontrollü akım konvertörü. Alternatif akımla çalışan cer sistemlerinde kademesiz kontrole imkan sağlar. Eskiden bunların yerine civa buharlı doğrultucular kullanılırdı.

-Tristörlerle yapılmış DC kıyıcı. Davranışı, doğru akım gerilim seviyesini değiştirme işi üstlenmeye yarayan bir transformatörünkine karşılık gelir ve doğru akım demiryollarının kademesiz, ekonomik kontrolünü sağlar.

- Kademesiz kontrol için manyetik amplifikatör (transdüktör). Geçmişte, cer motoru beslemesinden ziyade yardımcı yardımcı ekipmanı kontrol etmek için kullanılıyordu. Artık günümüzde aktüatör göreviyle karşımıza çıkmamaktadır.

- Kaymalı Fırça Ayarı  ve konvertör görevi gören metadin gibi bazıları özel tasarım makinelere sahip diğer çeşitli seçenekler artık günümüzde geçerli değildir.

Komütatör motorun hızı, sabit akımda (ve dolayısıyla değişmeyen ikaz altında ve yine sabit torkta) motor gerilimi (terminal gerilimi ile kabaca orantılı olduğundan, cer motoru sıfır hız noktasına kadar tüm hız aralığında gerilim ile kontrol edilebilir.

İkaz alan kontrolünde ikaz akımı belli sınırlarda ayarlanabilir. Bu, sabit motor geriliminde kısıtlı bir alan içerisinde devir sayısının kontrolünde ayrıca bir imkan sağlar. Kural olarak, ikaz alanının zayıflatılmasıyla hızın yükseltilmesi prensibinden faydalanılır.

Alternatif akım asenkron motor, sadece besleme frekansının değiştirilmesi ile de uygun biçimde kontrol edilebilir. Alternatif akım senkron motor için ise bu tek seçenek olarak karşımıza çıkmaktadır. Kimi zaman kullanılan döner frekans konvertörlerinin yerine bugün statik konvertörler almıştır. Lineer motorlar da aynı şekilde kontrol edilmektedir. Konvertör yüksek kalitede ve pahalı güç elektroniği bilgisi ve malzemesi gerektirir. Bu cihazlar cer sistemlerinde yer alan tüm kuvvetli akım sistemlerinde, ve yine dizel-elektrikli cer taşıtlarında kullanılırlar.

Raylı Taşımada Cer Sistemi

Endüstride Kablosuz Teknolojiler

Her ne kadar kablolu iletişim standart olsa da endüstride standart olarak, kablolu  bağlantıların  engel olduğu veya nispeten yüksek maliyet gerektirdiği ya da hiç mümkün olmadığı çok farklı uygulamalar vardır. Bu durumlarda, hava yoluyla yani kablosuz iletişim bir alternatiftir.

Bu teknik dokümanda, "kablolu mu yoksa kablosuz mu?" sorusunun ciddi şekilde sorulduğu tipik uygulama halleri detaylı şekilde anlatılacaktır. Ayrıca uygulamalar için geliştirilmiş olan  kablosuz sistemlerden bahsedilecektir.

 Özel Konutlarda ve Sanayide Kablosuz Haberleşme :

Tüketici elektroniği pazarında, yerel kablosuz uygulamalarının kullanımı yaygınlaşmıştır. Çok sayıda uygulama arasında şunlar sayılabilir: TV uzaktan kumandası, WLAN,  otomobil anahtarları, garaj kapıları, temassız ödeme.... Bu alanda çeşitli standartlar mevcuttur: WLAN, Bluetooth, RFID, NFC ve diğerleri.

Anlaşılabilir nedenlerden ötürü, sanayide kullanılabilirlik konusunda özel konutlara kıyasla daha yüksek beklentiler söz konusudur. Ayrıca, burada parazit frekanslarının oluşması daha muhtemel, ve daha uzun menziller gerekli olup,  farklı  kablosuz sistemlerinin bir arada var olması gerekliliği söz konusudur.

Buna ek olarak, kısa tepki süreleri ve düşük enerji tüketimi gibi sektöre özgü diğer gereklilikler de vardır. Uygulama profiline bağlı olarak, patlayıcı alanlarda çalışmaya ve yüksek emniyet gerektiren uygulamalara  uygunluk da gerekli olabilmektedir.

 Noktadan Noktaya Bağlantı mı yoksa Kablosuz Ağ mı?

Sanayide kablosuz teknolojinin kullanımında ortaya çıkan temel mesele, kontrol edilebilir sayıda son kullanıcıya sahip bir noktadan noktaya bağlantının mı yoksa çok sayıda katılımcıya sahip olan bir kablosuz ağın mı kurulması gerektiğidir. Elinizdeki bu teknik makale noktadan noktaya bağlantı şeklinde gerçekleştirilen kablosuz ağ anahtarlama cihazları konusuna değinmektedir. 

Kablosuz  Ağ  Anahtarlama Cihazlarının tipik uygulamaları

"Kablosuz" teknolojilere ait saha deneyimi, sanayide kablosuz anahtarlama cihazlarının uygulama yelpazesinin son derece geniş olduğununu  ancak yine de "kümeleşme” ye yani farklı uygulama profilleri şeklinde gruplaşmaya doğru bir yönelimin olduğunu göstermektedir. Bu uygulama profillerine bakalım: 

Döner Elemanlar

Takım tezgahlarının döner tablalarındaki kenetleme elemanları ve iş parçaları, doğru kenetleme işlevi yönünden izlenmelidir. Kablosuz anahtarlama cihazlarının kullanımı (örn. bir kenetleme elemanının son konumu bilgisi için), yoğun aşınmaya maruz kalan sürtünme halkalarının kullanımını gereksiz kılabilir. Kablosuz sistemler, döner tablalar üzerindeki taşıyıcı kayış konumunu veya döner tablanın kendi konumunu sorgularken benzer görevleri yerine getirir.

Çok Boyutlu Hareketli Elemanlar

Robot kollar ve diğer üç boyutta hareket edebilen ünitelerde  kavrayıcıya, alete veya yük taşıma sistemini besleyen kabloların reglajı özellikle karmaşıktır.  Burada 3 boyutlu zincir kılavuzlarına sahip olan  harici (ve aşınmaya müsait ) kablo paketlerine veya  kablosuz bağlantıya ihtiyacınız olacaktır.

Bu durumda kablosuz anahtarlama cihazlarına ve sensörlerini tercih eden işletmeler genellikle yükleme sistemleri ve mobil vinçlerin yanı sıra montaj ve ürün işleme ve sevk sistemleri üreticileridir. 

"İç mekanda" Yüksek Tesisat  Maliyetleri

Kurulumu anahtarın kendisinden çok daha pahalı olan endüstriyel anahtarlama cihazları vardır. Basit bir örnek, forklift sürücüleri de dahil,  çalışanların bir hol kapısını açmak ve kapatmak için kullandığı tavana monteli bir çekme anahtarıdır. Ayrıca montaj hatlarında da bu tür durumlar yaygındır. Bir kablosuz anahtar buraya kolayca ve esnek bir şekilde kurulabilir.

Büyük "Dış Mekan" Mesafeleri

Kurulum maliyeti  ile cihaz maliyetleri arasındaki fark, akaryakıt depolarındaki alarmlar veya açık hava tesislerindeki erişim kontrolleri gibi dış mekan uygulamalarında daha da büyük olabilir. Bu tür yerlerde kablosuz çözümlere yer verilmelidir. 

   

Hareketli /Mobil Uygulamalar

Kablosuz işletim cihazları öncelikle intralojistikte kullanılmaktadır. Operatör, örneğin sipariş toplama işlemini onaylamak için bunları yanında taşır. Ya da kapıları açmak veya siparişleri kabul etmek için forkliftlere monte edilirler. Diğer uygulama örnekleri, kamyonları rampada durdurmaya yarar tekerlek takozları ve intralojistiğin ötesinde, makinelerde esnek kurulum modlarında çalışmada iş gören hareketli işletme cihazlarıdır.

 

 Esnek /Modüler Sistemler:

 Makineler giderek artan bir şekilde modüler tasarıma sahip olmaktadır. Bir örnek: önde gelen bir üreticinin bükme makineleri isteğe bağlı olarak bir iş takım şarjörü ve ilaveten iş cihazı (robot) ile çalıştırılabilir ve daha sonra bir vardiya boyunca operatör olmadan çalışabilir. Şarjör sadece mekanik olarak kilitlenir, ilgili makine ile iletişim radyo ile sağlanır.

Kablolarda Hasar Oluşma Riski

Dökümhaneler gibi yüksek sıcaklıkta çalışan işletmeler ve yine kaynak istasyonlarında, ayak şalterlerinin kabloları kaynak ve döküm sıçramalarından zarar görebilir - bu, uygulamada sıklıkla karşılaşılan bir sorundur. Sac metal işlemede, düşen saclar nedeniyle kablo kopması riski vardır. Her durumda, kablosuz ayak şalterleri, arızalı ayak şalteri kablolarından kaynaklanan üretim kesintisi riskini en aza indirir.

Ergonomi ve Güvenlik

 Ayak şalterleri geniş çalışma alanına sahip ekipmanlarda (örn. abkant preslerde) kumanda elemanı olarak kullanıldığında, kablosuz şalterler ergonomiyi ve iş güvenliğini artırır. Bunlarla çalışma durumunda, operatörün  kumanda hattı iletkenine takılma riski yoktur ve ayrıca her seferinde en uygun yere yerleştirilmeleri daha kolaydır.

Değişken Konumlarda Sayma/Sorgulama

 Üretim hatları genellikle üretilen veya hatta verilen bileşenlerin sayısını sürekli olarak sayan sayaçlarla donatılmıştır. Dokunmatik yaylı veya radyo sensörlü radyo konum anahtarları bu amaç için idealdir. Herhangi bir yere çok kolay bir şekilde monte edilebilirler. 

 Binaların Erişilmesi Zor Alanları

 Endüstriyel ve idari binalarda kablosuz şalt cihazları için çok sayıda uygulama vardır - örneğin, havalandırma kapaklarının izlenmesi, acil çıkışların konumunun izlenmesi veya tavan pencerelerinin konumunun sorgulanması. Kablosuz iletişimin avantajı, kablo tesisatı gerekmediği için anahtarların veya sensörlerin basit ve esnek kurulumudur.

Güç/sinyal Bağlantısı Olmayan Uygulamalar

Kimyasal üretim tesislerindeki veya enerji üretiminde (petrol ve gaz) vanaların izlenmesi, yakınlarda elektrik bağlantısı olmaması nedeniyle genellikle zorluk arzeder.  Aynı durum yakıt depolarındali denetim şaftları ve limanlardaki "demirleme" sistemleri (demirleme halatları) için de geçerlidir. Her durumda, olumsuz çevresel koşullar nedeniyle genellikle "ekstrem" tasarımlı kablosuz şalt sistemi, kablolu varyantlara göre açık avantajlar sunar.

Sistem Tanımı: 

Kablosuz Anahtarlama Cihazları ve Kablosuz Alıcılar

Tüm bu uygulamalarda sistem kabaca üç öğe takımından oluşmaktadır:

• Kablosuz Anahtarlama Cihazı
• Anahtarlama Dolabında Yeralan Kablosuz Alıcı
• Anten

Kablosuz Anahtarlama Cihazı esasen kablolu özellikteki bir cihaztan türetmedir ve radyo iletişim modülü ile birleştirilir. Bu cihazlar farklı tasarımlarda olabilir ve endüstride sıklıkla kullanılan cihazların hepsini içerir: Konum şalteri, kablolu aç kapa anahtarı, ayakşalteri, sensörler, komut cihazları vs..

Sayısal değerlendirme birimleri, diğer şeylerin yanı sıra,  merkezi kontrol ünitesine bağlanabilen kablosuz  anahtarlama cihazı sayısı bakımından farklılık gösterirler. 

 Kablosuz Haberleşme Modülü : Entegre mi yoksa Ayrı mı?

Modern kablosuz anahtarlama cihazlarında, kablosuz modülü anahtar muhafazasına entegre edilmiştir. Kablo girişlerinden vazgeçilerek anten için gerekli alan bırakılmış olmaktadır. Buna ek olarak örneğin geleneksel konum anahtarlarının kablosuz özellikli hale getirilebildiği kompakt üniversal kablosuz anahtarlama cihazları da piyasada çokça bulunmaktadır. Bunlarda gönderici birim, harici bir gerilimsiz kontak aracılığıyla alıcı üniteyle bağlantı kurmaktadır. 

Bakır Üzerinde Genişbant mı?

Yavaş internete karşı bir ara çözüm: Sinyal taşıma frekansı bir gigahertz'in üzerine yükseltilebilseydi, yaygın olarak kullanılan bakır kablolar aracılığıyla geniş bant veri iletimi de mümkün olabilirdi. Bu, önerme yaygın olarak kullanılan bakır hatların olası üst sınırını tespite etmeye çalışan araştırmacıların yaptığı bir deneye dayanıyor. Bilim adamları, en azından " en son mil” olarak tabir edilen ve kullanıcıya en yakın ağ segmanını ifade eden kısım için daha yüksek bir taşıyıcı frekansı sayesinde fiber altyapısız daha hızlı internetin mümkün olabileceğine inanıyor.

Bakır Kablo Üzerinden Daha Fazla Bilgi Aktarılabilir.

Artan sayısallaştırma ve modern uygulamalar, her zamankinden daha hızlı ve daha güçlü veri iletimi gerektiriyor. Ancak metropol alanlardan uzakta, birçok insan hızlı bir İnternet bağlantısının sadece hayalini kurmakla yetinmekte ve bu özellikle Almanya'da da bu şekilde. Çünkü fiber optik ağın genişletilmesi süreç olarak birçok yerde yavaş ilerliyor. Bu nedenle, metropollerden uzaktaki tüm bölgelerin fiber optik altyapıya erişmesi yıllar alabilir.

Bakır Hatlar Test Altında:

Ancak, fiber optik olmadan bile iletim hızlarını önemli ölçüde artırabilecek bir geçici çözüm bulunması mümkün olabilir. Cambridge Üniversitesi'nden baş yazar Ergin Dinç, "Hiç kimsenin aklına yaygın kullanıma sahip bakır kablolardaki veri hızlarını sınırlayan fiziksel sınırlara yakından bakmak gelmedi" diyor. "Bu hatları farklı bir şekilde kullanmayı düşünseydik, onları daha hızlı veri aktarmak için kullanmak mümkün olabilirdi."

Yaygın olarak toprak altında kullanılan bakır telekomünikasyon hatları genellikle ilaveten metal bir kılıfla korunan iki bükümlü bakır kablodan oluşur. Bu hatlar standart durumda birkaç yüz megahertz frekansları için tasarlanmışlardır. Araştırmacılar, "Mevcuttakiler ile yeni geliştirilen DSL teknolojileri şimdiye kadar hep bir gigahertz'in altındaki frekansları kullandı" diye açıklıyor. Bu frekanslarda sinyaller yoğunluğunu çok hızlı bir şekilde kaybettiğinden bağlantının zayıfladığını belirtmek gerekiyor.

Beş Gigahertz'e kadar Frekans Artışı Mümkün

Dinç ve ekibi şimdilerde, bakır kablolarda daha yüksek frekansların kullanılıp kullanılamayacağını araştırmak için bilgisayar destekli modelleme ve pratik deneylerden oluşan bir kombinasyonun başarısını test etmekle meşguller. Bu testi , bir ila on iki gigahertz frekanslarında değişen test sinyallerini yine değişen sıklıkta birbirine sarılmış bakır kablolar ile aktararak gerçekleştirdiler Ekip burada bakır kablolarda halen kullanılabilir maksimum mesafe ve sinyalleri tespit etmek için bu kabloların çok güçlü bir elektromanyetik radyasyonunu testin hangi noktasından itibaren gerçekleştirdiğini araştırdı. Sonuç: "Örneğin, Büyük Britanya'da kullanılan standart çift telli hatlar (bükümlü çiftler), radyasyon etkisi göstermeden beş gigahertz'lik bir taşıyıcı frekansına kadar çalıştırılabilir," diyor Dinç ve ekibi. Bakır hatların sargı yoğunluğu ne kadar düşükse, bu üst sınır onlar için o kadar yüksek.

Saniyede 10 Gbit’e Kadar-Ama Yalnızca Kısa Mesafelerde

Ama bu somut terimlerle ne anlama geliyor? Şu anlama geliyor:

Araştırmacıların model hesaplamalarına göre, bir gigahertz'in üzerindeki frekansların kullanılması, bakır kablolarda şu anda olduğundan çok daha yüksek iletim hızları sağlayabilir. Ekip, "DSL teknolojisi böylece veri hızlarını saniyede 10 Gbit’in üzerine çıkarabilir" diyor. Bu, veri hızlarını düşük fiber optik hız aralığına getirecektir.

Ancak: Bu veri oranların şu ana kadar sadece teorik değerler olarak kaldığını da belirtmeli. Yine, bakır kablodaki bu tür "güçlendirilmiş" veri sinyallerinin aktarılabileceği azami mesafe çok kısadır. Taşıyıcı frekansındaki artış bu nedenle yalnızca kısa mesafelerde anlamlıdır. Örneğin şirkete ait hizmet noktasından kullanıcı binaya kadar olan meşhur "son mil” de.

Sadece Geçici Bir Çözüm

Dinç ve meslektaşları, bu nedenle, bu iyileştirmenin yalnızca geçici bir çözüm olabileceğini de kabul ediyorlar: "Mevcut bakır altyapısına yapılacak herhangi bir yatırım, yalnızca geçici bir çözüm olacaktır," diye vurguluyor Dinç’in meslektaşı olan Anas Al Rawi. Yine de, o ve meslektaşları bunu, fiber optikler her yere döşenene kadar aradaki boşluğu kapatmanın bir yolu olarak görüyorlar. Çünkü bu altyapının tümüyle sağlanmasının en azından Büyük Britanya'da 15 ila 200 yıl daha sürebileceğini düşünüyorlar. Rawi "En nihayetinde fiber optiğe geçiş kaçınılmaz” diyerek bitiriyor.

Elektrik Genel,Üretim,İletim,Dağıtım,Piyasa, Satışla İlgili Tüm Yönetmelikler

(Bu Liste Güncel Olarak Hazırlanmıştır. Belirli Aralıklarla Yenilenecektir. )

Elektrik  Enerjisi Genel,  Üretim,İletim, Dağıtım, Piyasası  İle İlgili Yönetmeliklerin Tamamı

 

Elektrik Enerjisi Genel Yönetmelikleri

Elektrik Tesisatçıları Hakkında Yönetmelik

Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği

Elektrik İle İlgili Fen Adamlarının Yetki, Görev Ve Sorumlulukları Hakkında Yönetmelik

Elektrik Tesisleri Kabul Yönetmeliği

Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri Yönetmeliği

Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği

Elektrik İç Tesisleri Proje Hazırlama Yönetmeliği

Atık Elektrikli Ve Elektronik Eşyaların Kontrolü Yönetmeliği

Elektrik Şebeke Yönetmeliği

Elektrik Tesisleri Proje Yönetmeliği

Elektrikli Skuter Yönetmeliği

Belirli Gerilim Sınırları İçin Tasarlanan Elektrikli Ekipman İle İlgili Yönetmelik

Asansör İşletme Ve Bakım Yönetmeliği

Asansör Periyodik Kontrol Yönetmeliği

Muhtemel Patlayıcı Ortamda Kullanılan Teçhizat Ve Koruyucu Sistemler İle İlgili Yönetmelik (2014/34/Ab)

Ölçü Aletleri Yönetmeliği (2014/32/Ab)

Türk Mühendis Ve Mimar Odaları Birliği Elektrik Mühendisleri Odası Serbest Müşavir Mühendislik Hizmetleri Yönetmeliği

Türk Mühendis Ve Mimar Odaları Birliği Elektrik Mühendisleri Odası Elektrik Yüksek Gerilim Tesisleri İşletme Sorumluluğu Yönetmeliği

Türk Mühendis Ve Mimar Odaları Birliği Elektrik Mühendisleri Odası Teknik Uygulama Sorumluluğu Uygulama Esasları Yönetmeliği

Türk Mühendis Ve Mimar Odaları Birliği Elektrik Mühendisleri Odası En Az Ücret Ve Mesleki Denetim Uygulama Esasları Yönetmeliği

Türk Mühendis Ve Mimar Odaları Birliği Elektrik Mühendisleri Odası Asansörlere Ait Elektrik Mühendisliği Hizmetleri Yönetmeliği

Türk Mühendis Ve Mimar Odaları Birliği Elektrik Mühendisleri Odası Yapı Elektronik Sistemleri Ve Tesisatlarına Ait Mühendislik Hizmetleri Yönetmeliği

  Elektronik Haberleşme Sektörüne İlişkin Tüketici Hakları Yönetmeliği

Enerji Sektöründe Kullanılan Endüstriyel Kontrol Sistemlerinde Bilişim Güvenliği Yönetmeliği

Binaların Gürültüye Karşı Korunması Hakkında Yönetmelik

Hücresel Sistem Anten Tesisleri İle Telsiz Erişim Şebekelerinin Paylaşımına İlişkin Usul Ve Esaslar Hakkında Yönetmelik

Telsiz Ekipmanları Yönetmeliği

Telsiz İşlemlerine İlişkin Usul Ve Esaslar Hakkında Yönetmelik

Frekans Tahsisinden Muaf Telsiz Cihaz Ve Sistemleri Hakkında Yönetmelik

Kıyı Emniyeti Genel Müdürlüğü Deniz Ve Hava Bandı Telsizhaberleşme Sistem Veya Cihazları İle Seyrüsefer Cihazlarına Kurma Ve Kullanım İzni Verilmesi, Ruhsatlandırılması İle Tarifelerinin Düzenlenmesine Dair Yönetmelik

Telsiz Ve Telekomünikasyon Terminal Ekipmanlarının Piyasa Gözetimi Ve Denetimine Dair Yönetmelik

 

Elektrik İletimi Genel Yönetmelikleri

Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketinin 4734 Sayılı Kamu İhale Kanununun 3 Üncü Maddesinin (G) Bendi Uyarınca Yapacağı Mal Ve Hizmet Alımlarında Uygulanacak Usul Ve Esaslara Dair Yönetmelik

Elektrik Piyasasında Birden Fazla Piyasa Faaliyetini Sürdürmekte Olan Tüzel Kişilerin Mevcut Sözleşmelerinde Yapılacak Tadillere Ve İletim Faaliyeti İle Vazgeçilen Faaliyetlerin Devrine İlişkin Yönetmelik

Teiaş İş Güvenliği Yönetmeliği

 

Elektrik Dağıtım Genel Yönetmelikleri

Elektrik Piyasasında Faaliyet Gösteren Üretim Ve Dağıtım Şirketlerinin Lisansları Kapsamındaki Faaliyetlerinin İncelenmesine Ve Denetlenmesine İlişkin Yönetmelik

Dağıtım Sistemindeki Kayıpların Azaltılmasına Dair Tedbirler Yönetmeliği

Elektrik Piyasasında Dağıtım Ve Perakende Satış Faaliyetlerine İlişkin Kalite Yönetmeliği

Elektrik Dağıtım Şirketlerinin Satın Alma Ve Satış İşlemleri Uygulama Yönetmeliği

Elektrik Dağıtım Şirketleri Denetim Yönetmeliği

Türkiye Elektrik Dağıtım A.Ş. Genel Müdürlüğünün 4734 Sayılı Kamu İhale Kanununun 3 Üncü Maddesini (G) Bendi Kapsamında Yapacağı Mal Ve Hizmet Alımları Hakkında Yönetmelik

 

Elektrik Üretimi İlgili Yönetmelikler Listesi

Rüzgar Enerjisi Santrallerinin Rüzgar Gücü İzleme Ve Tahmin Merkezine Bağlanması Hakkında Yönetmelik

Güneş Enerjisine Dayalı Elektrik Üretim Tesisleri Hakkında Yönetmelik

Elektrik Piyasasında Yenilenebilir Enerji Kaynak Garanti Belgesi Yönetmeliği

Elektrik Üretim Ve Elektrik Depolama Tesisleri Kabul Yönetmeliği

Elektrik Piyasasında Üretim Faaliyetinde Bulunmak Üzere Su Kullanım Hakkı Anlaşması İmzalanmasına İlişkin Usul Ve Esaslar Hakkında Yönetmelik

Nükleer Güç Santrallerinin Proje Ve Kabul Yönetmeliği

Güneş Enerjisine Dayalı Elektrik Üretimi Başvurularının Teknik Değerlendirmesi Hakkında Yönetmelik

Doğal Gaz Piyasası Tarifeler Yönetmeliği

Yenilenebilir Enerji Kaynak Alanları Yönetmeliği

Rüzgar Kaynağına Dayalı Elektrik Üretimi Başvurularının Teknik Değerlendirmesi Hakkında Yönetmelik

Elektrik Piyasasında Faaliyet Gösteren Üretim Ve Dağıtım Şirketlerinin Lisansları Kapsamındaki Faaliyetlerinin İncelenmesine Ve Denetlenmesine İlişkin Yönetmelik

Elektrik Enerjisi Üretimine Yönelik Jeotermal Kaynak Alanlarının Kullanımına Dair Yönetmelik

 

Elektrik Piyasası İlgili Yönetmelikler Listesi

Enerji Piyasası Bildirim Yönetmeliği  

Elektrik Piyasası Tüketici Hizmetleri Yönetmeliği  

Enerji Sektöründe Kullanılan Endüstriyel Kontrol Sistemlerinde Bilişim Güvenliği Yönetmeliği  

Elektrik Piyasası Talep Tahminleri Yönetmeliği  

Elektrik Piyasası Kapasite Mekanizması Yönetmeliği  

Elektrik Piyasası Yan Hizmetler Yönetmeliği  

Elektrik Piyasası Tarifeler Yönetmeliği  

Elektrik Piyasası Bağlantı Ve Sistem Kullanım Yönetmeliği  

Elektrik Piyasası Lisans Yönetmeliği  

Elektrik Piyasası Dengeleme Ve Uzlaştırma Yönetmeliği  

Elektrik Şebeke Yönetmeliği  

Elektrik Piyasası İthalat Ve İhracat Yönetmeliği  

Enerji Piyasaları İşletme Anonim Şirketi Teşkilat Yapısı Ve Çalışma Esasları Hakkında Yönetmelik  

Elektrik Piyasasında Dağıtım Ve Tedarik Lisanslarına İlişkin Tedbirler Yönetmeliği  

Dağıtım Sistemindeki Kayıpların Azaltılmasına Dair Tedbirler Yönetmeliği  

Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Belgelendirilmesi Ve Desteklenmesine İlişkin Yönetmelik  

Elektrik Piyasası Tadillere Ve İletim Faaliyeti İle Vazgeçilen Faaliyetlerin Devrine İlişkin Yönetmelik  

Organize Sanayi Bölgelerinin Faaliyetlerine İlişkin Yönetmelik  

Elektrik Piyasasında Yapılacak Denetimler İle Ön Araştırma Ve Soruşturmalarda Takip Edilecek Usul Ve Esaslar Hakkında Yönetmelik  

Elektrik Piyasası Dağıtım Yönetmeliği  

Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretim Yönetmeliği  

Rüzgar Veya Güneş Enerjisine Dayalı Üretim Tesisi Kurmak Üzere Yapılan Önlisans Başvurularına İlişkin Yarışma Yönetmeliği

6446 Sayılı Elektrik Piyasası Kanununun Geçici 8 İnci Maddesine İlişkin Uygulama Yönetmeliği

Elektrik Tüm Yönetmelikler

  

Dolum Şekline Göre Batarya Sınıflandırması : Hibrit, Fişe Takılabilir (Plug-İn) ve Tam Elektrikli Araç Bataryalarının Farkları

Herhangi bir elektrikli aracın batarya sisteminin – hibrit, fişe takılabilir hibrit (plug-in) veya tam (saf, pür) elektrikli farketmeksizin- hemen hemen aynı olduğunu düşünebilirsiniz. Ancak bu durum , batarylaların farklı elektrikli araç türlerinde kullanılma şekilleri arasında var olan iki önemli farkı gözden kaçırdığınızı gösterir. Birincisi, batarya boyutuna nisbetle bataryaya giren ve ondan çıkan elektrik gücünün akışıdır. Örneğin, makul hızlanmalar sırasında her üç elektrikli araç türü de, tıpkı makul yavaşlamalarda rejeneratif frenleme sayesinde tüm enerjiyi geri kazanmalarındaki oranlarda enerji tüketmektedirler.

Ancak tam elektrikli otomobiller fişe takılabilir  hibrit araçlardan on kat daha büyük bir bataryaya sahip olabilir ki bu araçlar da aynı şekilde hibrit özelliktekilerden on kat daha büyük bir bataryaya sahip olabilir. Bu nedenle, enerji kapasitesine nisbetle güç akış miktarı -güç-enerji oranı- farklı elektrikli araçlardaki bataryalar için çok farklıdır denebilir. Aşağıdaki çizelge, akü kapasitesi ve güç-enerji oranlarındaki farklılıkları göstermek için Ford firmasının modellerinden örnekler kullanmaktadır.

 Ford Firmasının Üç Tip Elektrik Batarya Sisteminin Kıyaslanması

Not: Yukarıdaki tabloda "tak çalıştır" ifadesi  "fişe takılabilir hibrit"  ifadesinin kısaltılmışı olarak yazılmıştır. 

Üstelik üç farklı araç, elektrikli güç aktarma organlarını farklı şekillerde kullandığından, her bir bataryanın gördüğü şarj/deşarj döngü sayısı oldukça değişkenlik gösterecektir. Benzinli motorun verimliliğini artırmak için tasarlanmış bir hibrit araçta güç, kompakt, hafif ve çok pahalı olmayacak şekilde tasarlanmış küçük bir bataryaya ve bataryadan dışarı olacak şekilde sürekli olarak her iki yönde akmaktadır. Bir paket süt almak için markete giderken bataryayı tam beş kez doldurup boşaltabilirsiniz.

Bir fişe takılabilir ( plug-in) hibrit yapı , bir araca yaklaşık 10 ila 40 mil arasındaki mesafelerde tam güç sağlamak üzere tasarlanmış çok daha büyük bir batarya sahiptir. Ayrıca şehir içi trafikte sürekli şarj ve deşarja maruz kalır, ancak bu güç akışlarının miktarı, günde yalnızca bir veya iki kez tamamen deşarj olmasını gerektirecek şekilde toplam batarya kapasitesine kıyasla küçük kalmaktadır. Tam elektrikli araçlarda halen çok büyük bataryalar bulunmaktadır ve bu batarya nadiren tam şarj / deşarj döngülerine maruz kalır.

Ford firmasının Batarya Hücre Teknolojisi ve İleri Batarya Sistemlerinin kıdemli teknik uzmanı Bob Taeneka’ya göre tam elektrikli araç bataryaları tüm kullanım ömrü boyunca en fazla 1000 şarj/deşarj döngüsüne sahip olabilir. Bu rakam fişe takılabilir hibrit araçların bataryalarının sahip olduğu 4000-8000 döngü ile kıyaslandığında olabildiğince düşük bir rakam. Hibrit araçlarda ise toplam 100.000 döngüye ulaşmak mümkündür.

Taenaka, "Bir batarya şarj olup boşaldıkça iç direnci artar" diyor. Bunu kontrol etmenin bir yolu, bir şarj/deşarj döngüsü sırasında batarya kapasitesinin kullanılacağı oranı sınırlamaktır. Maksimum döngü sayısını gören F-150 gibi bir hibrit için, “şarj durumu penceresi (gerçekte kullanılan batarya kapasitesinin oranı) bugün muhtemelen yüzde 50 civarında.” Escape gibi fişe takılabilir hibrit için, bu kullanılabilir kısım yüzde 80'e kadar yükselebilir. Ve Mustang Mach-E için yüzde 90'a yaklaşıyor.

Elektrikli Araç Bataryaları Temelde Hibrit, Fişe Takılabilir ve Tam Elektrikli şeklinde 3'e ayrılırlar. 

Bir bataryanın güç-enerji oranını ayarlamak için mühendisler, hem hücrelerdeki akım toplayıcıların hem de kimyasal kaplamalarının kalınlıklarını değiştirirler. Bir hibritin kısa süreli puant güç sıçraması yapması ufak bir bataryadan yüksek elektrik akımı çekilmesini gerektirir ki, bu da yeterince ilginç bir şekilde, daha ince elektrotlar ve daha ince kimyasal kaplama ihtiyacı demektir. Bunun sebebi bu daha ince öğelerin elektrolit ile temas halinde daha büyük bir elektrot alanını beraberinde getiriyor olmasıdır. nedeni, bu daha ince elementlerin elektrolit ile temas halinde daha büyük bir elektrot yüzey alanı getirmesidir.

Tam aksine, tam elektrikli araç bataryalarında daha kalın elektrotlar ve daha yüksek aktif kimyasal malzeme kullanır. Daha kalın elektrotlar daha fazla enerji yoğunluğu sağlar çünkü hücrenin toplam hacminin daha fazla bir kısmı elektrotlardan ve aktif malzemeden oluşmaktadır ve ayırıcı, akım toplayıcılar ve elektrolit için ayrılan hacim küçülür. Bataryalar büyüdükçe, birim ağırlık başına kullanıma hazır kilovat saati en üst düzeye çıkarmak daha önemli hale gelir. Lityum-manganez-oksit tipik bir kimyasal kaplamadır - tabii başka malzemeler de var - ancak kimya tek başına, hücrenin daha fazla güç veya enerji yoğun olup olmadığını belirlemede belirleyici değildir.

Diğer bir husus, batarya paketinin toplam gerilimidir. Ford, maksimum 400 volta ulaşan hibrit elektrik sistemleri kullanır, bu nedenle her üç tip araç türünün de hücreleri bu sınırlama dahilinde kalacak şekilde kablolanmaktadır. Çoğu lityum-iyon pil 3,6 voltta çalıştığından, F-150 Hibrit pil, 274 volt üretmek için seri bağlanmış 76 küçük hücre kullanır. Escape fişe takılabilir hibrit  84 adet olan , çok daha büyük hücreleri (hücre başına 20'ye karşılık 171 watt-saat) toplamda 300 volta ulaşacak şekilde seri olarak kablolanmaktadır. Bununla birlikte, Mustang Mach-E’nin 376 adet olan daha daha büyük hücreleri (262 watt-saat), her biri toplamda 343 volt veren dört adet 94’lik hücre dizisi halinde ve Ford'un 400 voltluk elektrik mimarisinin getirdiği sınırlamaya uygun olması için paralel olarak kablolanmaktadır.

Katı Hal Pilleri

Katıhal pilleri geleneksel pillerden bilhassa katı haldeki elektrolit yapısı ile ayrılırlar. Elektrolitin görevi anot ve katot arasında iyon iletimini sağlamaktır. Pilin kimyevi yapısına bağlı olarak iletimi sağlanacak iyonlar farklılık gösterir. Bu iyon örneğin lityum iyon pillerde lityum katyonuyken, sodyum iyon pillerde sodyum katyonudur. Katıhal pillerinde yük aktarımı katı kristal yapıda gerçekleşen farklı yük atlama süreçlerine dayanır. Bu süreçlerin temel karakteristiği kullanılan elektrolite bağlı olarak değişir ve Schottky kusurları, Frenkel kusurları benzeri farklı kusurların oluşumu , veya bir ara konumda bulunma neticesinde belirginleşir.

Katıhal pillerinde katı elektrolitlerin kullanılabilmesi için bunların olabildiğince yüksek iyon, aynı şekilde düşük elektronik iletkenliği göstermesi şarttır. Aynı şekilde, katıhal pillerinin, geleneksel pillerin enerji yoğunluğu bakımından aşabilmesi için, metalik anotların uygulama sahasına girmesi gerektiği gibi, bir lityum iyon pil için konuşulacak olursa, bugüne dek kullanılan grafitin yerini metalik lityumun alması beklenmektedir. Metalik lityum pilin doldur boşalt döngülerinde elektrot üzerinde dentrit oluşturmaya meyillidir. Bir lityum pilde lityum anottan katota dek dentrit oluşumu ve bunun neticesinde kısa devre arızası baş gösterebilir. İşte bu durum metalik lityumun geleneksel pillerde bugüne dek kullanılmamasının esas sebebidir. Bu nedenle katı elektrotlardan beklenen lityuma ve dentrit oluşumuna karşı yüksek kararlılıktır. Lityum iyon katıhal pillerinde dentrit oluşumunun sebepleri bugüne dek anlaşılmış ve yoğun biçimde araştırılmış değildir.

Katı Hal Pillerinin Yapısı

Lityum iyon katıhal pillerinde kullanılan malzeme türleri farklı şekilde sınıflandırılabilir. Sıklıkla üç malzeme sınıfı oluşturmak mümkündür: Polimer, sülfürik, oksidik.

Günümüzdeki Lityum hava katıhal pilleri lityumdan bir anot, seramik, cam yahut her ikisinden yapılmış bir kompozit malzeme içeren bir elektrolit ve gözenekli karbondan bir katot ihtiva ederler. Anot ve katot elektrolitten yük aktarımını iyileştiren ve katotu elektrolit ile elektrokimyasal olarak birleştiren bir polimer-seramik alaşım malzemesiyle ayrılır. Polimer seramik alaşımlı malzeme direnci düşürmeye yarar.

Bu tür iyon iletkenleri için, Ag+iyonlarının yük aktarımında Ag4RbI5, Li+ iyonlarının yük aktarımında LiI/Al2O3 karışımları örnek verilebilir.

Özellikler

Katıhal pilleri esasen aşağıda verilen özellikleri sergilerler:

Düşük güç yoğunluğu yüksek enerji yoğunluğu. Düşük güç yoğunluğuna sebep yüksek akımları katı-katı-sınıryüzeyleri üzerinde aktarabilmenin güç olmasıdır. Diğer taraftan bu piller bu noktadaki zayıflığı dengeleyebilecek bazı üstünlüklere sahiptir: Kolayca minyatürleştirilebilirler (örneğin ince film şeklinde imal edilebilirler) ve elektrolitinin pilin gövdesindeki sızıntı neticesinde zarar görme tehlikesi bulunmamaktadır. Kural olarak çok uzun bir ömür beklentisine ve depolama kolaylığına sahip olmakla birlikte sıcaklığın geniş aralıklarda değişmesi durumunda dahi (sıvı elektrolitlerde donma ya da kaynamaya neden olabilmektedir) güç çıkışında keskin düşüşlere maruz kalmamaktadır. Tutuşmama özelliği de ayrıca anılmaya değer bir başka üstünlükleridir.

Katıhal pillerinin en başta gelen zayıflığı olarak cam-seramik elektrolitlerin düşük iyon iletim yeteneği gösterilebilir. Günümüz katıhal elektrolitlerinin iyon iletkenliği sıvı elektrolitlerinkinden düşük kalmaktadır.

Hacim-Güç yoğunluğu pilin büyüklüğünü, kütle-güç yoğunluğu ise pilin ağırlığını belirler. Elektrikli otomobil sektöründe bu kavramlar önemli bir role sahiptirler. Ragone diyagramı güç ve enerji yoğunluğu arasındaki ilişkiyi göstermektedir. IBM firmasının araştırmacılarına göre teorik olarak Lityum-Hava pillerinin erişilebilir spesifik enerjisi (havadaki oksijenin ağırlığı hariç tutularak) kilogram başına 11 kWh (Kwh/kg) kadardır. Araştırmacıları pratikte bu azami değerin ancak onda birine ulaşılabileceğine inanmaktadırlar.

Geçmişten Günümüze Lityum İyon Pilleri

Mevcut lityum iyon pillerin zayıf yönleri arasında örneğin lityum iyon pilin yarısından fazlasını oluşturabilen gerekli soğutma ve diğer düzenekler sayılabilir. Ek olarak, çoğu sıvı elektrolit yanıcıdır ve bu da ek güvenlik düzeneklerini gerekli kılar. Elektrotların kullanım ömrünün uzatılması için pilin de soğutulması ve pilin tamamen şarj veya deşarj olmasının önüne geçilmesi gereklidir. Sakti3 firmasının katıhal pilleri esasen lityum iyon teknolojisine dayanmakta olup akışkan elektrolit burada tutuşma riski olan bir ince katı elektrolit bir tabakası ile yer değiştirmiştir. Bu tasarımın bazı prototiplerinin oldukça sağlam olduğu ve binlerce doldur boşalt döngüsünü gerçekleştirebildiği gözlemlenmiştir.

Dağıtık Multimedya Veri İletim Algoritmaları

Dağıtık multimedya sistemlerinde, ses ve video akışları veri ağları üzerinden iletilir. Ağın aşırı yüklenmemesi için akışlara ait veri trafiğinin belirli sınırları aşmadığından emin olunmalıdır. Trafiği buna göre sınırlayan işlemlere "trafik şekillendirme" algoritmaları denir. Bunlar, Token Bucket ve Leaky Bucket algoritmalarını içerir.

Token Bucket Algoritması

Token Bucket algoritması ile belirteç de diyebileceğimiz “token (jeton)” lar belirli bir r hızında bir kovaya akar. Kova maksimum b token tutabilir; doluysa, sonraki tokenlar kaybolur. Ağda n boyutunda bir veri paketi göndermek için kovadan n token’in alınması gerekir. Bu n sayıda token kovada mevcut değilse, paket kova içerisinde n token bulununcaya kadar paket ertelenir. Kovanın dolum hızı r böylece akışın uzun süreli veri hızını sınırlar, sahip olduğu b kapasitesi ise kontrolsüz şekilde koyaya gelen veri paketlerinin boyutunu sınırlar.

Token Bucket Algoritması

Leaky Bucket Algoritması

Leaky Bucket algoritması ile veri akışının kendisi doğrudan kovaya akar ve kovayı en fazla r veri hızında terkedebilir. Leaky yani sızdıran kova ismi burada kovanın altındaki sabit büyüklükteki delikten sabit bir hızla suyun damlamasına benzer şekilde veri paketlerinin gönderildiğini anlatmak için koyulmuştur. Kova maksimum b bayt tutabilir; doluysa, arkadan gelen paketler kaybolur. Kovanın dolum oranı r böylece akışın veri hızını sınırlar. Kova çıkışında kontrolsüz veri akışı gibi bir durum bu algoritma ile mümkün değildir. Veri paketinin kova girişine kontrolsüz bir şekilde gelişi kovada ara depolama yapılarak bir nevi "düzeltilir"; böyle bir kontrolsüz veri büyüklüğünün azami boyutu doğal olarak b'dir.

Leaky Bucket Algoritması