Elektrikli araçlar için kompakt, entegre bir motor/şanzıman tahriği geliştirildi. Elektrikli aks tahriği maksimum 24.000 RPM hıza ve 3000 Nm’ye kadar aks torkuna ulaşmaktadır. Tüm bunlar hem ön hem de arka aksa entegrasyon için uygun kompakt bir formdadır.

Günümüzde elektrikli ve hibrit araçlar, araç tahriği için birkaç temel bileşen kullanmaktadır. Bir elektrik motoru, güç elektroniği ve bir dişli kutusu içeren bu bileşenler, aracın aks tertibatına monte edilebilen tek bir üniteye entegre edilmiştir.
2021-2023 yılları arasında proje kapsamında, yenilikçi kontrol teknolojisi kullanılarak otomobiller için son derece entegre, yüksek güçlü bir elektrikli tahrik aksı geliştirilmesi amaçlanmıştır. Proje aşağıdaki gibi yenilikleri içeriyordu:
- 24000 RPM’lik yüksek sürücü hızları
- Yeni bir akü soğutma sistemi
- Şanzıman ve tahrik kontrolünün entegrasyonu
Projenin kapsamı, test yataklarını ek ölçüm türleriyle geliştirmeye ve tamamlamaya doğru ilerledi. Mühendisler, aşağıdakileri kapsayabilecek bir ölçüm sistemi arayışına girdi:
- İnvertör ve motor arasındaki Güç Analizi
- Yüksek frekanslı gerilim anahtarlama
- CAN veri yolu ve titreşim verilerinin toplanması
Projenin İçeriği
Proje kapsamında özellikle çok kompakt bir tasarım gerektiren otomobiller için e-aks geliştirildi. Projede, optimum performansa sahip eksiksiz bir sistem oluşturmak için tahrik ünitesini ve bataryayı paralel olarak geliştirildi.
Projede Yer Alan E-aks’ın Teknik Özellikleri
ÖZELLİKLER | DEĞER |
Sistem Gerilimi | 800 V DC |
HV-DC Arayüzü: | 420-870 V DC* |
Max. Performans (10s, 645 V DC): | 140 kW @ 350Arms |
Max. Tork (10s, 645 V DC): | 3.020 Nm @ 350Arms |
Max. Motor Torku (10s, 645 V DC): | 200 Nm @ 350Arms |
Max. Hız (1.600rpm): | 180 km/h |
Dişli Oranı (Dyn. Yuvarlanma Yarıçapı = 308mm): | 15,04 |
Kütle: | 65 kg |
Kutu Hacmi E-Ekseni: | 47,4l |
Akü Kapasitesi: | 60 kWh |
Soğutucu Hacim Akışı: | 10 l/min |
Planlanan Menzil WLTC | 450 km |
Akü Modülünün Kütlesi (14 Modül dahildir) | 25 kg |

Elektrikli Aksın Test Edilmesi
E-aksı test etmek için güç ve motor verimliliği analizi, NVH ve sıcaklıkların ölçülmesi gibi çok çeşitli ölçüm görevleri ve veri analizi için Dewesoft ile çeşitli sinyalleri eşzamanlı olarak almasına olanak sağlayan sistem ile çalışıldı.

E-aks tahriğinin elektrik gücü girişini ve mekanik güç çıkışını eşzamanlı olarak yakalayan Dewesoft, gerekli motor verimliliği testi için bir sistem sağlamıştır.
Elektrik giriş gücü, invertör ve motor arasındaki ölçüme dayalı olarak hesaplanır. Bunlar, yüksek hızlarda örnekleme yapabilen geniş bantlı bir Güç Analizörü gerektiren frekans değişkenli 3 fazlı gerilimler ve akımlardır.
Mekanik çıkış gücü tork ve hız ölçümünü içerir. Bu da yine yüksek frekanslı girişler gerektirir. Bu durumda, 100 MHz bant genişliğine sahip Dewesoft SuperCounter’lar sensör çözünürlüğünden en iyi şekilde yararlanmak için mükemmel bir çözüm sağlar.
Projede farklı test senaryolarının titreşim verilerini elde edebilecek bir sistem gerekiyordu. Bu veriler sayesinde, kritik çalışma durumları ve istenmeyen gürültülü davranışlar tanımlanacak ve bunların temel nedenini gösterecek veriler elde edilecekti.
Gerçek zamanlı veri iletimi için mühendisler verimlilik, hız, elektrik frekansı ve tek fazlı RMS değerleri gibi yaklaşık 150 azaltılmış değişkenden oluşan bir liste belirlediler. DewesoftX, yüksek hızlı ham verileri standart Dewesoft veri formatında depoladı ve birden fazla dosya formatında dışa aktarılabildi.
Veri Toplama Enstrümantasyonu
Veri toplama donanımı
- SIRIUSi-XHS-4xHV-4xLV: CAN giriş portlu 8 kanallı yüksek hızlı (15 MS/s) ve yüksek bant genişlikli güç analizörü (5 MHz)
- SIRIUSi-PWR-MCTS2: Akım dönüştürücüler için güç kaynağı ünitesi
- MCTS-1000N: Her biri IN-1000-S sıfır akı transdüserleri, DSI-MCTS-1000N şönt kabloları ve 5m konektör kablolarından oluşan dört akım transdüseri
- SIRIUSi-4xHV-4xLV+: Tork ve hız ölçümü için evrensel 8 kanallı veri toplama sistemi
- SIRIUSi-6xACC-2xACC+: NVH ölçümleri (IEPE) için 8 kanallı veri toplama sistemi
- HBK T40 tork transdüseri: Mekanik gücü ölçmek için 3 adet sensör
- IEPE ivmeölçerler: Titreşim ölçümü için iki IEPE ivmeölçer
- BILGISAYAR: CPU AMD Ryzen 9 3900X, 12x 3,80 GHz, 32 GB RAM, GPU: ASUS RTX3060 O12G V2 12 GB, Nvidia GPU’da (CUDA) 15 MHz Anlık güç hesaplaması için kullanılan SSD
- DewesoftX profesyonel: Dewesoft’un veri kaydı, görselleştirme ve analiz için standart yazılım paketi
- DewesoftX güç seçeneği: Elektriksel Güç ölçümü için SW eklentisi (P, Q, S, harmonikler, vb.).
- DewesoftX Rotating Machinery Analyzer paketi: dönen makine analizi için bir dizi DewesoftX seçeneği, Mertebe analizi modülü esas olarak DC (akü) tarafındaki harmonikleri çıkarır.
- DewesoftX CA-TESTBED modülü: Kristl Seibt (KS Engineers) Tornado Testbed’e bağlanmak için DewesoftX eklentisi
Dewesoft SIRIUS XHS Güç Analizörü güç ölçümlerini gerçekleştirir. Analizör, akü (DC) üzerindeki gerilimleri ve akımı ve invertör ile motor arasındaki 3 fazlı gerilimleri ve akımı ölçer.
Düşük yüzdeli bir PWM sinyali ile çalışırken, invertörün kısa iğne darbelerini elde etmek için 2000V girişler ve 15MHz’lik yüksek bir örnekleme hızı gerekir. Motorun erişilebilir bir yıldız noktası olmadığından, harici bir yıldız noktası adaptörü, tam tek 3 fazlı gerilimleri ölçmek için sanal bir sıfır referansı sağlamıştır.
Verimlilik ölçümü mümkün olan en yüksek doğruluğu gerektirdiğinden, %0,015 ölçüm doğruluğuna sahip sıfır akılı akım dönüştürücüler uygulandı. Turuncu renkli yüksek gerilim (YG) kablo blendajını açarak hat üzerinde en yüksek hassasiyette ölçüm yapılması sağlandı. Kompakt Dewesoft Çok Kanallı Akım Dönüştürücü Sistemi (MCTS) ünitesi, dönüştürücüler için sabit bir besleme voltajı sağladı.



Motor Verimlilik Analizi
Elektriksel ölçümlere ek olarak, motor verimliliğinin hesaplanması mekanik parametrelerin de ölçülmesini gerektirir. Ne kadar mekanik güç elde edeceğiz? Sonunda ne kadar hızlı çalışabilecek?
Mühendislik, bir elektrik motorunun elektrik enerjisini mekanik işe ne kadar etkili bir şekilde dönüştürdüğünü değerlendirmek için çeşitli mekanik ve elektriksel parametreleri analiz ederek motor verimliliğini hesaplar. Bir elektrik motorunun verimliliği tipik olarak şu formül kullanılarak belirlenir:
Motor Verimliliği (%) = (Çıkış Mekanik Gücü / Giriş Elektrik Gücü) x 100.
Çıkış Mekanik Gücü
Bu parametre elektrik motorunun faydalı mekanik işini veya güç çıkışını temsil eder. Aşağıdaki formül kullanılarak belirlenebilir:
- Çıkış Mekanik Gücü (watt veya beygir gücü olarak) = Tork (Nm veya lb-ft olarak) x Açısal Hız (saniye başına radyan veya dakika başına devir olarak).
- Tork (Nm veya lb-ft) motor tarafından üretilen dönme kuvvetidir ve tork sensörleri kullanılarak ölçülebilir veya kuvvet ve kaldıraç kolu ölçümlerine dayalı olarak hesaplanabilir.
- Açısal Hız (saniye başına radyan veya RPM) motorun çıkış milinin dönme hızıdır ve takometreler veya enkoderler kullanılarak doğrudan ölçülebilir.
Giriş Elektrik Gücü
Bu parametre, mekanik çıkışı üretmek için motor tarafından tüketilen elektrik gücünü temsil eder. Aşağıdaki formül kullanılarak belirlenebilir:
- Giriş Elektrik Gücü (watt cinsinden) = Voltaj (V) x Akım (A)
- Voltaj (volt), motor terminalleri arasındaki elektrik potansiyel farkıdır ve tipik olarak bir voltmetre kullanılarak ölçülür.
- Akım (amper), motor sargılarından geçen elektrik akımıdır ve tipik olarak bir ampermetre kullanılarak ölçülür.
Bu değerleri elde ettikten sonra, bunları verimlilik formülüne yerleştirerek motor verimliliğini hesaplayabilirsiniz.
Elde edilen verimlilik değeri yüzde olarak ifade edilir ve motorun elektrik enerjisini faydalı mekanik işe ne kadar iyi dönüştürdüğünü gösterir. Daha yüksek motor verimliliği, motorun enerjiyi daha etkili bir şekilde dönüştürdüğünü ve daha az atık ısı ürettiğini gösterir.
Tork, bir motor veya motor tarafından üretilen dönme kuvvetini tanımlayan kritik bir parametredir. Tipik olarak Newton metre (Nm) veya foot-pound (ft-lb) gibi birimlerle ölçülür.
HBK’nın tork sensörleri tork (Nm) ve hız (RPM) verilerini bir darbe dizisi olarak sağlıyordu. Örneğin, 60 kHz temel frekans +/- 30kHz. Bu, 100 MHz’de çalışan SIRIUS sayaç girişleri tarafından alındı ve Dewesoft sayaç ölçüm kurulumunda çözüldü.


NVH Analizi (Gürültü, Titreşim Ve Sertlik)
Titreşim ölçümü için mevcut elektrik motoru NVH sistemini kullanmak verileri ayrı ayrı toplamak ve daha sonra başka bir yazılıma aktarmak uzun bir süreç olabilmektedir.
Dewesoft ile tek yapılması gereken IEPE girişli ekstra SIRIUS ünitesini diğer sistemlerin üzerine yerleştirmektir. Üniteler, siyah/turuncu köşe ayaklarıyla çok kolay bir şekilde birbirine bağlanır. Ayrıca, yalnızca USB ve senkronizasyon kablosuna ihtiyaç duyulur ve tüm DAQ sistemi artık tek bir sistem olarak çalışır ve tamamen senkronize olur.

SIRIUS DualCoreADC DAQ sistemleri ailesi 160 dB’lik yüksek bir dinamik aralık sunar. Arka planda kanal başına iki adet 24 bit ADC uygular. IRIG senkronizasyon teknolojisi ile çeşitli SIRIUS teknolojileri tek bir sistem olarak çalışabilir. Ayrı sistemlerden gelen verileri birleştirmek yerine, mühendisler artık tek bir entegre çözüme sahiptir.
Test Yatağı Entegrasyonu
Dewesoft, DewesoftX yazılımı ile test yatağı kontrol sistemleri arasında bir arayüz görevi gören Testbed (Test Yatağı) modülünü sağlar. Standartlaştırılmış AK protokolü iletişimini TCP/IP üzerinden yürütür.
Test yatağına gerçek zamanlı olarak veri talep etmek veya iletmek için gereken Dewesoft içeriğindeki belirli parametrelerin bazıları aşağıda maddeleştirilmiştir:
- L1 Fazının 5. Harmoniğinin Etkin Gücü (P_L1_H5).
- Hız – HBK T40 hız sinyali.
- Test sırasında DC tarafında invertör üzerinden geri bağlanan 13. harmoniğin bileşeni (U_dc/OrderH13) – bunun için Mertebe Analizi (Order Tracking) modülü kullanıldı
- DewesoftX matematiği tarafından canlı olarak hesaplanan toplam mekanik güç (Pmech_Gesamt).
- Mekanik verimlilik % olarak (eta_m).
İnvertör Kalibrasyonu

İnvertör, güç elektroniği sisteminin kritik bir bileşenidir. Elektrik motorunu çalıştırmak için aküden gelen DC gücünü AC gücüne dönüştürür. Ayrıca motorun hızını ve yönünü de kontrol eder.
Servo motor yaklaşık 5000 rpm yaparken, adaptör dişli kutusu 5:1’lik bir faktör oluşturur ve bu da maksimum 25.000 rpm verir. İnvertör üreticisinin önerileri doğrultusunda ilk testte 16.000 rpm’ye kadar çıkılmıştır.
Mühendisler torku bir adım profilinde kontrol ederken motoru sabit bir RPM’de bıraktılar – bkz. Şekil 9. Tork, hız ve ara devrenin yanındaki üç fazın gerilimlerini ve akımlarını yakaladılar. Fazlar eşit olarak dağılmıştı. Herhangi bir anormallik yoktu.
Mühendisler Dewesoft ölçüm verilerini Matlab’a aktardılar çünkü öncesinde bu yazılımda hazırlanmış bazı analiz komut dosyaları vardı.


Yük testinin birincil amacı, e-sürücünün arızalanmadan veya kabul edilemez performans düşüşü yaşamadan çalışma sırasında kuvvetleri, stresleri ve gerilmeleri ne kadar iyi idare ettiğini değerlendirmektir. Bunun için aynı motorda ikinci bir test gerçekleştirildi.
Mühendisler, motoru sabit bir devirde tutarken kontrollü bir yük profili uyguladı. Bir RPM seviyesinden diğerine geçerek mekanik ve elektriksel gücü yakaladılar. Ayrıca resmin tamamını görmek için e-tahrik aksının verimliliğini de ölçtüler.
Motor, dişli kutusuyla birleştirilen yeni bir muhafaza içindeydi. Mühendisler bu kez düzeneği test yatağının ortasına yerleştirdiler. Her iki taraftaki servo motorlar, teknik özelliklere göre olası mekanik gücü/torku test etmek için yeterli yük sağladı.


DewesoftX, ölçülen titreşimi dijital sayaçlarda, kaydedicide ve FFT‘de ivme (m/s²) olarak görselleştirdi.

Dünya Çapında Uyumlaştırılmış Hafif Araç Test Döngüsü (WLTC) Profili
Son olarak, mühendisler e-aks sistemi emisyonları ve yakıt tüketimini belirlemek için çeşitli WLTC (Dünya Çapında Uyumlaştırılmış Hafif Araçlar Test Döngüleri) testlerine tabi tuttu. Test, gerçek dünyadaki sürüş koşullarını simüle etmek için ve tipik sürüş modellerini yansıtmak için çok çeşitli sürüş hızları, hızlanmalar ve yavaşlamalar içerir.
Her bir WLTC testi 30 dakika sürmüştür. Düşük hızdan ekstra yüksek hıza kadar değişen bölümlere ayrılmıştır. Test yatağındaki maksimum hız 131 km/saate eşittir. Testler sırasında motordan maksimum 50kW güç okunmuştur, bu da henüz E-aks güç sınırına ulaşmadığı anlamına gelir.

Sonuç
Dewesoft veri toplama donanımı ve yazılımı, CAN veri yolu, CAN FD, LIN Veri Yolu, FlexRay, XCP vb. gibi çeşitli otomotiv veri yolu verilerini destekler.
Dewesoft, kendi başına analiz yapabilen tam bir motor verimliliği analizi yapabilmektedir:
- Dq dönüşümü,
- Çözücü ölçümü(resolver measurement),
- Verimlilik haritası(Efficiency mapping) vb.
2D haritalama adı verilen özel bir matematik işlevi genişletildi ve görselleştirme için bir Contur Plot widget’ı tanıtıldı.

Dewesoft Motor Analizi modülü, en zorlu üreticiler tarafından bile motorların, kontrol ünitelerinin ve invertörlerin geliştirilmesini destekleyen eksiksiz bir çözümdür.