Elektrikli otobüslerde diferansiyel oranlarına göre enerji tüketiminin belirlenmesi için bir simülasyon modeli
Development of a simulation model to analyze the effect of differential gear ratios on energy consumption in electric vehicles
- Tez No: 1002208
- Danışmanlar: PROF. DR. SEZGİN KAÇAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Elektrikli araçların kent içi toplu taşımada yaygınlaşmasıyla birlikte, enerji verimliliğini doğrudan etkileyen güç aktarma sistemi bileşenlerinin ayrıntılı biçimde değerlendirilmesi önem kazanmıştır. Bu çalışmada, elektrikli şehir içi otobüslerde kullanılan diferansiyel dişli oranlarının enerji tüketimi üzerindeki etkisini incelemek amacıyla MATLAB/Simulink tabanlı özgün bir simülasyon modeli geliştirilmiştir. Model; aracın boylamsal dinamiklerini, elektrik motoru verim haritalarını, bataryanın akım–gerilim karakteristiğini ve rejeneratif frenleme sürecini entegre bir yapı içerisinde ele almakta ve güç akışını zamana bağlı olarak analiz edebilmektedir. Simülasyonlar, boş ağırlık (12 000 kg) ve dolu ağırlık (19 000 kg) olmak üzere iki farklı kütle durumu için gerçekleştirilmiştir. Her iki ağırlık koşulunda 5.12, 5.73, 6.19, 7.36 ve 7.90 diferansiyel oranları değerlendirilmiş; analizler şehir içi işletme koşullarını temsil eden SORT-1, SORT-2 ve SORT-3 sürüş çevrimleri altında yürütülmüştür. Yardımcı sistem yükü, SORT sürüş çevrimleri standartlarına uygun olarak aksesuarlar ve direksiyon pompasının aktif olduğu işletme koşullarını temsil edecek şekilde 500 W olarak tanımlanmış ve simülasyon süresince sabit kabul edilmiştir. Çalışma kapsamında diferansiyel oranına bağlı olarak motor çalışma noktalarının verim haritası üzerindeki konumu, batarya güç akışı, toplam ve özgül enerji tüketimi, geri kazanılan enerji miktarı ve batarya şarj durumu (SoC) değişimleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, düşük hız ve yoğun dur–kalk karakteristiğine sahip SORT-1 ve SORT-2 çevrimlerinde daha yüksek diferansiyel oranlarının motor devrini düşürerek enerji tüketimini azalttığını göstermektedir. SORT-3 çevriminde ise daha yüksek hız seviyeleri nedeniyle aerodinamik direnç bileşeninin baskın hâle geldiği ve diferansiyel oranı değişiminin enerji tüketimi üzerindeki etkisinin daha sınırlı kaldığı belirlenmiştir. Boş ve dolu ağırlık koşulları birlikte değerlendirildiğinde, 7.36 diferansiyel oranının her iki durumda da en düşük veya en düşük değerlere yakın özgül enerji tüketimi sağladığı tespit edilmiştir. Rejeneratif frenleme oranlarının diferansiyel oranındaki değişimden sınırlı düzeyde etkilendiği, ancak sürüş çevriminin karakteristiğine bağlı olarak farklılık gösterdiği gözlemlenmiştir. Bu çalışma, elektrikli şehir içi otobüslerde diferansiyel dişli oranı seçiminin enerji verimliliği üzerindeki etkilerini nicel olarak ortaya koymakta ve güç aktarma sistemi tasarımı için sistematik ve simülasyon tabanlı bir değerlendirme yaklaşımı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
With the increasing adoption of electric vehicles in urban public transportation, detailed evaluation of powertrain components that directly affect energy efficiency has become increasingly important. In this study, a MATLAB/Simulink-based original simulation model was developed to investigate the effect of differential gear ratios on the energy consumption of electric city buses. The model integrates longitudinal vehicle dynamics, electric motor efficiency maps, battery current–voltage characteristics, and regenerative braking processes within a unified framework, enabling time-dependent analysis of power flow. Simulations were carried out for two different vehicle mass conditions: unloaded (12,000 kg) and fully loaded (19,000 kg). Under both weight conditions, five different differential ratios (5.12, 5.73, 6.19, 7.36, and 7.90) were evaluated. The analyses were performed under SORT-1, SORT-2, and SORT-3 driving cycles, which represent typical urban bus operating conditions. The auxiliary system load was defined as 500 W in accordance with SORT driving cycle standards, assuming active auxiliary systems and steering pump operation, and was kept constant throughout the simulation. Within the scope of the study, motor operating points on the efficiency map, battery power flow, total and specific energy consumption, recovered energy through regenerative braking, and battery State of Charge (SoC) variations were comparatively analyzed for each differential ratio. The results indicate that higher differential ratios reduce motor speed and consequently decrease energy consumption in SORT-1 and SORT-2 cycles, which are characterized by low average speeds and frequent stop-and-go operation. In the SORT-3 cycle, where higher average speeds dominate, aerodynamic resistance becomes more influential and the impact of differential ratio variation on energy consumption is more limited. Considering both unloaded and fully loaded conditions, the 7.36 differential ratio was found to provide the lowest or near-lowest specific energy consumption values. Regenerative braking ratios were observed to be only slightly affected by differential ratio changes, while being more dependent on the characteristics of the driving cycle. This study quantitatively demonstrates the influence of differential gear ratio selection on the energy efficiency of electric city buses and presents a systematic simulation-based evaluation approach for powertrain design.
Benzer Tezler
- Elektrikli otobüsler için çok amaçlı toplu taşıma ağ tasarımı
Multi-objective transit network design for electric buses
İLYAS CİHAN AKSOY
- Şehir içi toplu ulaşımda elektrikli dizel hibrit otobüs geliştirilmesi
A diesel hybrid bus prototype development for public transportation
SEDAT TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Makine MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ ATA
- Elektrikli otobüslerde çizge tabanlı öznitelik seçimi ve makine öğrenmesi ile kestirimci bakım
Predictive maintanance with graph based feature selection & machine learning in electrical busses
AYŞE IRMAK ERÇEVİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET MURAT ÖZBAYOĞLU
- Elektrikli otobüslerde kullanılan metal karkas yapıların topoloji optimizasyonu ile mühendislik plastikleri kullanılarak hafifleştirilmesi
Lightweighting of metal frame structures used in electric buses by topology optimization using engineering plastics
MURAT KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Otomotiv MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDİL KUŞ
- Elektrikli şehir içi otobüslerde batarya yerleşiminin R66 standartına göre devrilme dayanımı etkisinin incelenmesi
Analysis of the effect of battery packaging on rollover resistance according to R66 standard in electric citybusses
ERKAN GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİzmir Demokrasi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ÇAVDAR