05-figes-giris-uzun_Layout 1

DERGİDEN
Değerli AR-GE Dergisi okuyucuları,
B
FİGES İLERİ MÜHENDİSLİK VE
ARGE TEKNOLOJİLERİ DERGİSİ
2014-2 / Sayı: 5
(Temmuz-Ağustos-Eylül 2014)
ISSN: 2147-9550
FİGES A.Ş. Adına Sahibi
Yönetim Kurulu Başkanı
Dr. Tarık Öğüt
Sorumlu Yazı İşleri Müdürü
Dr. Tarık Öğüt
[email protected]
Yayını Hazırlayanlar
Cavit Çınar
Nesrin Güven
Yönetim Yeri
FİGES A.Ş.
Ulutek Teknoloji
Geliştirme Bölgesi,
Uludağ Üniversitesi
Görükle Kampüsü,
16059 Nilüfer Bursa
Telefon : +90 224 280 8525
Faks : +90 224 280 8532
www.figes.com.tr
TEKNİK HİZMETLER
Yayına Hazırlama ve Tasarım
UMSA Prodüksiyon Ltd. Şti.
Telefon: +90 312 225 4173
Basım Yeri
Ada Ofset Matbaacılık San.
ve Tic. Ltd. Şti.
Litros Yolu 2. Matbaacılar Sitesi
E Blok No: ZE-2 Kat:1
Topkapı / İSTANBUL
Telefon: +90 212 567 1242
Matbaa Sahibi: Kemal Kabaoğlu
ugün, Türk otomotiv sanayinin, üretim teknolojileri ve ürün kalitesi açısından, dünyanın önde
gelen otomotiv ülkelerindeki sanayi düzeyine
ulaştığını gururla söyleyebiliriz. Tedarik sanayimizin
Co-Design yeteneğinin ise devletin sağladığı Ar-Ge teşvikleri, Ar-Ge Merkezlerinin yaygınlaşması ve otomotiv ana
firmalarının bu yöndeki zorlayıcı talepleri ile her geçen gün
biraz daha gelişmekte olduğunu büyük memnuniyetle gözlemlemekteyiz.
Dünyanın önde gelen otomotiv şirketlerinin beyanlarına göre, sadece 5-6 yıl sonra, otonom
giden "akıllı" araçlar kara yollarında yerlerini alacaktır. Bu beyanlardan otomotiv yan sanayimiz açısından alınması gereken mesaj; Otomotiv Sensörleri, Otomotiv Radarları, Navigasyon Sistemleri, Gömülü Yazılımlar, Gece Görüş Sistemleri vb. geliştiren ve üreten
şirketlerimizin ortaya çıkması için gerekli ticari ekosistemin acilen oluşturulmasıdır.
Günümüzde, bir otomobilin maliyetinin %40'ı elektrik-elektronik ve gömülü yazılımlardan
oluşmaktadır. Bu oran, hibrit araçlarda %50'nin üstüne çıkmakta olup, 2020 yıllarında ise
bu oranın %70'lere tırmanması öngörülmektedir. Büyük çoğunluğu uluslararası şirketlerden
oluşan Türk otomotiv ana sanayi, bu gelişmeler çerçevesinde, elbette yeni ürünlerle Türkiye'de ve uluslararası piyasalarda yerini alacaktır. Bunun tam tersine, büyük çoğunluğu
yerli sermayeli olan yan sanayimiz için ise alınması gereken acil tedbirler vardır. Taşıt Araçları Yan Sanayicileri Derneği (TAYSAD)'ne üye şirket sayısı 330 olup, bu şirketlerden
yerli sermayeli olanlarının büyük çoğunluğu, bugün itibariyle sadece mekanik ürünler imal
etmektedir. Bu şirketlerin acilen parça üretiminden sistem üretimine geçiş yapması ve bunu
yaparken de ürettiği sisteme elektronik ve gömülü yazılım katarak "akıllı" sistemler geliştiren
ve üreten bir şirkete dönüşmesi, bir seçenek olmaktan çıkmış; son teknolojik gelişmelerle
bir zorunluluk haline gelmiştir.
Son on yılda baş döndürücü bir gelişme grafiği sergileyen savunma sanayimize ve bu sanayimizi planlayan ve yönlendiren Savunma Sanayii Müsteşarlığımıza da önemli görevler
düşmektedir. Savunma sanayimizin öne çıkan özelliği, kritik teknolojileri milli imkânlarla
geliştirmesi ve üretmesidir. "Nedir bu kritik teknolojiler?" diye sorduğumuzda, karşımıza
sensörler, radarlar, navigasyon sistemleri, gömülü yazılımlar, çip tasarım ve üretimi, MEMS,
gece görüş sistemleri, kompozit malzemeler vb. çıkmaktadır. Bunlar ise neredeyse bire bir
şekilde otomotiv yan sanayimizin zayıf ve eksik kaldığı alanlarla örtüşmektedir. Bu olgu,
ülkemiz için çok büyük bir fırsattır. Bu fırsatı doğru kullanabilirsek hem savunma sanayimiz
sivil sektörlerde de faaliyet göstererek daha sürdürülebilir duruma gelecek hem de otomotiv
yan sanayimiz teknolojik bir atılım yaparak bir "sıçrama"yı başaracaktır. Ülkemiz ise böylece,
katma değeri yüksek ürünlerle dengeli bir ekonomik büyümeyi garanti altına alacaktır.
Saygılarımla,
Dr. Tarık Öğüt
Yönetim Kurulu Başkanı,
FİGES A.Ş.
Yayın Türü
Yerel Süreli Türkçe İngilizce
Bilimsel Yayın
3 ayda bir yayımlanır.
1
Dergiden
2
FİGES’ten Haberler ve
Yaklaşan Etkinlikler
Dergide Yayımlanan Yazı, Fotoğraf,
Harita, İllüstrasyon ve Konuların Her Hakkı
Saklıdır. Kaynak Gösterilmek şartıyla
Alıntı Yapılabilir. Yayınlanan Eserlerin
Sorumluluğu Eser Sahiplerine Aittir.
12 Elektrikli Araç Teknolojisi
Önündeki Fırsatlar ve
Tehditler
20 AL-KOR Otomotivin
Elektroniğe
Yolculuğu
15 Sürekli Tümleştirme ile
Motor ve Aktarma Organları
Kontrollerinin Geliştirilmesi:
PERSIST
22 Elektrikli Araç Motoru
için Elektromanyetik
ve Isıl Tümleşik
Analizleri
Aksi belirtilmedikçe tüm görseller:
© ANSYS, MATHWORKS ve FİGES
Para ile satılmaz
18 Otomotiv Elektroniği ve
Yazılımında Model Tabanlı
Tasarım
ARGE DERGİSİ 1
HABERLER I FİGES’ten
2 www.figes.com.tr
Savunma Sanayinden
Otomotiv Sektörüne
Teknoloji Transferi
F
İGES, bu yıl 18’incisini düzenlediği Bilgisayar Destekli
Mühendislik ve Sistem Modelleme Konferansı’nın konusunu,
özel olarak “Otomotiv Elektroniği”
şeklinde belirledi ve İstanbul’da düzenlenen konferansa, 169’u özel
sektörden, 36’sı da üniversitelerden
olmak üzere, 205 kişi katılım
gösterdi. FİGES’in, Türkiye’de otomotiv elektroniği konusundaki ge-
lişmelere öncülük etmesi ve savunma sanayi ile otomotiv sektörünü bir araya getirerek iki
sektör arasında teknoloji transferi köprüsü kurmak amacı ile
düzenlediği konferansa katılan
davetliler ve konuşmacılar, bu
buluşmadan büyük bir memnuniyet duyduklarını ve bir vizyon
elde ederek ayrıldıklarını ifade
ettiler.
ARGE DERGİSİ 3
HABERLER I FİGES’ten
Abdullah Raşit GÜLHAN
Yönetim Kurulu Başkanı
SİNERJİTÜRK Etkin İş ve Güç Birliği Vakfı
T
ürkiye, halen dünyanın 16’ncı büyük ekonomisidir. Türkiye Cumhuriyeti hükümeti, cumhuriyetimizin 100’üncü yılında,
yani 2023 yılında, Türkiye’mizin dünyanın ilk 10
ekonomisi arasına girmesini hedeflemiştir.
İlk 10 ekonomide yer alan ülkelere bakıldığında;
bu ülkelerin çeşitli alanlarda güçlü markalara
sahip oldukları, teknoloji ürettikleri ve fen bilimlerinden spora ve sanata kadar çeşitli alanlarda başarı çalışmalara imza attıkları görülmektedir.
Teknoloji üretmenin, güçlü markalara sahip olmanın, ülkemizi istediğimiz noktaya taşımakta
önem verilmesi gereken hususlar olduğu görülmektedir. Türkiye, nüfus olarak dünyada 19’uncu
sırada ve yüz ölçüm olarak 34’üncü sıradadır. Görece olarak hem nüfus hem de yüz ölçüm bakımından büyük ülkeler arasında olan ülkemizin,
kalkınmasında birden fazla sayıda ileri teknoloji
alanında veya başka bir ifade ile çeşitli sektörlerde
teknoloji üretmesi ve hatta teknolojiye yön vermesi gerekmektedir. Peki, bu nasıl sağlanmalıdır?
Dünya ülkeleri arasında, rekabette başarılı sonuçları nasıl almalıyız?
Bu sorulara cevap teşkil edecek çalışmalara, gayretlere SİNERJİTÜRK VAKFI olarak çeşitli
çözüm önerileri ve faaliyetlerimiz ile katkı sağlamaya çalışmaktayız.
Savunma sanayinin, son 10-15 yıl içinde, Savunma Sanayii Müsteşarlığımızın yol göstericiliğinde, teknoloji üretme hedefine gün be gün
önemli katkılar yaptığına şahit olmaktayız. Savunma sanayi, son yıllarda, hem üretimde hem
ARGE’de hem millileştirmede hem de ihracatta
büyük atılımlar yapmıştır. Kendi savunma sanayimiz tarafından üretilen silah ve teçhizatın oranı
%60 seviyesine çıkmıştır. Savunma sanayi bunu
nasıl başardı? Otomotiv sektörü, ülkemizde üretilen bir araçtaki katkımızı %50 seviyesi üzerine çıkarmak için neler yapmalıdır? Bunlar
tartışılmaktadır.
Özellikle savunma sanayine münhasıran kurulan
bir müsteşarlığının hedefleri doğru ve net belirlemesi ve offset ile başlayan teknoloji aktarma ve
sonrasında ARGE’ye dayalı yerli üretim olgusu ile
sanayileşme ve teknoloji üretme hedefinin diğer
sektörler için de örnek teşkil ettiğine inanıyoruz.
FİGES tarafından İstanbul’da düzenlenen bu toplantının da savunma sektöründe oluşan tecrübe ve
4 www.figes.com.tr
bilgi birikiminin otomotiv sektörüne aktarılma
vesilesi olarak son derece önemli bir işlevi bulunmaktadır. Bugün, Türkiye otomotiv endüstrisi oldukça önemli bir üretim üssüdür; ama bir ARGE
üssü değildir.
Bu aşamada, biraz önce kısaca değindiğim SİNERJİTÜRK VAKFI’nın ülkemizin çağdaş uygarlıklar
seviyesinin üstüne çıkmasında, teknoloji üreten
ve hatta teknolojiye yön veren ülke olmasına ne
gibi ve nasıl katkıları olacağı sorusu akla gelebilir.
Bu soruyu, FİGES’in düzenlediği bu güzide toplantıya katılanları çok kısa bilgilendirmek adına cevaplandırmaya çalışacağım.
SİNERJİTÜRK VAKFI, her şeyden önce ülkemizin daha hızlı kalkınmasına katkı sağlamak üzere
şu 8 ileri teknoloji alanı ile faaliyetlerini sınırlandırmıştır: Endüstriyel Tasarım, Enerji, Gemi
İnşaat, Otomotiv, Nanoteknoloji, Sağlık Teknolojileri, Savunma Havacılık-Uzay ve Telekomünikasyon-Bilgi Teknolojileri. Ancak, dünyadaki
gelişmeler ve ülkemizin gelecek ihtiyaçları çerçevesinde, bu alanları güncellemek, bazılarını çıkarmak veya yeni alanları ilave etmek yönünde
dinamik ve etkin bir yaklaşıma sahip olduğumuzu
da belirtmek isterim.
SİNERJİTÜRK olarak; “Haberleşme&Bilişim”
ve “Savunma-Uzay-Havacılık” sektörlerinde,
2008 yılından bugüne kadar, 7 etkinlik gerçekleştirdik. Hemen hepsi de ilgili Sayın Bakanlarımızın, Müsteşarların ve Kurum Başkanlarının 3
gün boyunca katıldığı, belki de yegâne etkinliklerdir. Bu etkinlikler, ikili görüşmeler yolu ile
yurt içinden ve dışından katılan profesyonellerimizin ve şirketlerimizin birbirlerini tanımalarını
ve aralarında bağların güçlenmesini sağlarken,
etkinliklerde yer alan stantlarda, şirketlerimizin
ürün ve kabiliyetleri hakkında farkındalık da
oluşturdular. SİNERJİTÜRK açısından düzenlenen bu etkinlikler önemli olmakla birlikte,
Vakfımızın temel faaliyet alanı etkinlikler düzenlemek değildir.
SİNERJİTÜRK VAKFI, 94 ülkeden 274.000 kişiye ulaşan ağında, öncelikle çok yakında Türk
Profesyonelleri ve Türk Şirketleri Veri Tabanını
hazırlayarak yurt içinde dışında yaşayan insanlarımız ve şirketlerimiz hakkında önemli çalışmalar
yaparak onların daha da güçlü konumlara gelmesi
için çaba sarf edecektir.
Öte yandan yurt dışında gönüllü temsilcilikler
açmak sureti ile oradaki işlerden ve ihaleler ve iş
birliği arayışları gibi türlü gelişmelerden üyelerini
bilgilendirecektir. Bunların dışında, örneğin üniversite öğrencilerine yönelik birçok faaliyeti sürdürecek olan SİNERJİTÜRK hakkında, size bu
süre zarfında bu kadar bilgi vermekle yetineceğim.
Saygılarımı sunuyor, toplantımızın başarılı geçmesini diliyor ve başta Sayın Dr. Tarık Öğüt olmak
üzere, emeği geçen tüm FİGES çalışanlarına şükranlarımı arz ediyorum.
ARGE DERGİSİ 5
HABERLER I FİGES’ten
Ahmet Hamdi ATALAY
İcra Kurulu Üyesi
NETAŞ Telekomünikasyon A.Ş.
B
ir ülkenin ve toplumun zenginleşmesi, ancak
ürettiği değerle mümkün olabilmektedir. Üretilen değerin yüksekliği, yaratılan katma değer ve
kullanılan teknolojinin yüksekliği ile doğru orantılıdır.
Dolayısıyla ileri teknoloji geliştirilmesi ve kullanılması,
toplumsal zenginliğin de anahtarı durumundadır.
İleri teknoloji geliştirilmesi, ancak bu alanda yapılacak
ARGE çalışmaları ile mümkündür. İleri teknolojinin en
kolay geliştirilipyaygınlaştırılabileceği alanların başında,
“Elektronik” gelmektedir. Elektronik aynı zamanda, otomotivden sağlığa, üretimden eğitime hemen hemen tüm
endüstri dallarında kullanılan temel taşlardan biri haline
gelmiştir.
Otomotiv endüstrisi, daha çok mekanik teknolojilerin kullanıldığı bir alan olarak düşünülmekteydi.
Yakın geçmişte, otomobillere, ses ve alarm sistemleri
gibi sürücüye konfor sağlayan elektronik birimlerin
de dâhil olmasıyla elektronikleşme başlamış oldu.
Günümüzde ise konfora yönelik birimlerin yanında
güvenlik, kontrol ve performansı attıran elektronik
birimlerle otomobil tekerlekli bir bilgisayara dönüşmektedir.
İleri teknoloji geliştirilip kullanılmasıyla yaratılan katma
değer de artmakta; bunun etkisi, ihracat rakamlarında,
birim başına sağlanan gelir artışı ya da toplam ihracat
gelirleri artışı olarak ortaya çıkmaktadır. Toplam ihracatımız içerisinde, ileri teknolojili ürünlerin payı
%4,8‘dir. Bu oran, Almanya’da %32, ABD’de ise %46
seviyesindedir. İhraç ettiğimiz ürünlerin kilogram başına
değeri, 1,5 dolar seviyesindedir. Katma değeri yüksek
6 www.figes.com.tr
olan ürünler üreterek bu rakam en az iki katı seviyesine
çıkarılmalıdır. Bunu gerçekleştirmek mümkündür;
çünkü halen yapılan ihracatta, teknopark kaynaklı
ürünlerin kilogram fiyatı 6-7 dolar seviyesindedir.
Bunun nedeni, teknoparklarda gerçekleştirilen ARGE
faaliyetlerinin ihraç ürünlerindeki katma değeri arttırmasıdır.
Yerli katma değerin arttırılması, ileri teknoloji geliştirilmesi ve kullanılması için ARGE faaliyetlerinin desteklenmesi konusunda, savunma sanayinde Savunma
Sanayii Müsteşarlığı koordinasyonunda gerçekleştirilen
başarı hikâyeleri ve iyi uygulamaların, diğer sektörlere
de aktarılması gerekir.
Koray GÖKALP
Genel Müdür
FİGES A.Ş.
S
avunma Sanayii Müsteşarlığı (SSM), kara araçları projelerinde, %100 milli çözümler aramaktadır. Özelikle silah taşıyıcı, keşif-gözetleme,
personel taşıma, KBRN teşhis gibi çok amaçlı roller
için tasarlanacak zırhlı araçlar için büyük kaynaklar
ayrılmıştır. SSM ve savunma sanayi firmaları, hızla çalışmalara devam etmektedir.
Ayrıca milli Güç Grubu Geliştirilmesi Projesi başlatılmış, pek çok kara ve deniz aracında kullanılacak
motor ve transmisyon tasarım ve üretimi için adım
atılmıştır.
SSM’ye son 10 yılda teslim edilen ve bundan sonra
teslim edilecek bütün kara araçları, %100 milli olmak
zorunda olsa da maalesef içerisindeki güç grubu (motor
ve transmisyon) yerli değildir.
Bugün, milli güç grubu, yani motor ve transmisyon tasarımı ve üretimi, Türkiye Cumhuriyeti’nin, belki de
yakın dönemdeki en büyük projelerinden biridir. Savunma sanayi için geliştirilen kara araçları, otomotiv
sektöründe de kullanılabilecek sistemler içermektedir.
Özel Maksatlı Taktik Tekerlekli Zırhlı Araç
(ÖMTTZA ) Projesi için ilgili geliştirme alanları; araç
yönetim sistemi, motor ve transmisyon elektronik yönetim sistemi, muharebe sahası komuta kontrol sistemi, KBRN keşif donanımı ve keşif gözetleme sistemi
mekanik sistemleridir. Silah Taşıyıcı Araç (STA) Projesi için ilgili geliştirme alanları; araç yönetim sistemi,
motor ve transmisyon elektronik yönetim sistemi, muharebe sahası komuta kontrol sistemi, keşif gözetleme
sistemi ve mekanik sistemlerdir.
Güç Grubu Geliştirilmesi Projesi kapsamında, ilk
etapta 2 farklı güç grubu tasarımı yapılacaktır.
1. 1500-1800 bg Altay Tankı Güç Grubu
2. 1000-1200 bg Fırtına Obüs Güç Grubu
1500-1800 bg aralığındaki bir motor, yaklaşık küçük
bir oda büyüklüğündedir. Ancak tasarlanacak motor
ve transmisyonun 5 m3lük bir hacme sığması gerekmektedir. Bu özel tasarımlı motor, otomotiv sektörü
için üretilecek motora çok büyük bir başlangıç oluşturacaktır. Eksik kalacağı tek nokta ise emisyon değerleri olacaktır. Çünkü savunma sanayinde. emisyon
değerleri dikkate alınmamaktadır. Emisyon kriterleri
için ayrıca çalışmalar yapılması gerekecektir.
ARGE DERGİSİ 7
HABERLER I FİGES’ten
Dr. Mehmet DUDAROĞLU
Yönetim Kurulu Başkanı
Taşıt Araçları Yan Sanayicileri Derneği
(TAYSAD)
O
tomotiv endüstrisi, global anlamda dünya ekonomisinin, en dinamik ve birçok sektöre yön
veren önemli bir lokomotifi. Dünyadaki küresel otomotiv tedarik sanayinin pazar büyüklüğü, 2012
yılı itibariyle yaklaşık 1,4 trilyon dolar seviyesinde idi.
Bu değerin, 2020’ye kadar, yıllık ortalama yüzde 6,5’luk
bir büyüme ile 2,3 trilyon dolara ulaşması beklenmektedir.
Türkiye ise küresel otomotiv tedarik sanayi pazarında,
5 temel parça grubu baz alındığında, en büyük pazar
payına sahip 10. ülke olarak önümüze çıkıyor. Ancak,
Türk tedarik sanayinin dünyadaki yerini, bu şekilde
matematiksel olarak görmenin ötesinde, şu değerlendirmeyi de yapabiliriz: Yarattığımız kalite, güven, üretimde esneklik ve lojistik avantaj gibi unsurlarımızla
dünyada ilk sıralarda tercih edilen bir tedarik sanayi
haline geldik.
Türkiye’de, çeşitli niteliklerde, bin kadar otomotiv yan
sanayi firması yer alıyor. Bunların 335’i TAYSAD’ın
üyesi olarak faaliyetlerini sürdürüyor. Üyelerimizin yıllık
iş hacmi, yaklaşık 20 milyar doları buluyor. Üyelerimiz
110 binin üzerinde personele istihdam sağlarken, Türkiye’nin, geçen yılki toplam 21,3 milyar dolarlık toplam
otomotiv ihracatından da yüzde 43 pay aldılar. Bu yıl,
ihracatın 23 milyar doları aşmasını ümit ediyoruz. Yan
sanayi olarak ihracatımızın da yine bunun içerisinde
yüzde 43 seviyelerini korumasını; hatta birkaç puan artmasını bekliyoruz.
TAYSAD olarak “Güçlü Sanayi Güçlü Marka” sloganı
ile yürüttüğümüz faaliyetlerimiz ile güçlü sanayi stratejisine ulaşabilmek için Ar-Ge ve inovasyon stratejilerinin üye firmalarda yaygınlaşmasını sağlamayı
amaçlıyoruz. Türkiye’de Ar-Ge ve inovasyon, emekleme sürecindedir. Ülkemizdeki Ar-Ge merkezlerine
baktığımızda, Türkiye’deki 155 adet Ar-Ge merkezinin
60 tanesinin otomotiv sektöründe olduğunu görüyoruz.
Bunların 46’sı ise TAYSAD üyesi firmaların bünyesinde
bulunuyor.
Son 4-5 yıllık süreçte, otomotiv sektöründe Ar-Ge çalışmaları hız kazanmıştır. Ancak bu çalışmaların %25’i
inovasyon alanında olurken %75’i ürün ve süreç geliştirme alanında olmaktadır.
Güçlü marka stratejimizin hedefine ulaşabilmesi için küresel pazarlarda da çalışmalarımız var. Bunlarla ilgili finanslar çözümler üretmek de çalışmalarımız arasındadır.
Türkiye’deki ana sanayinin yerlilik oranı %51 iken tedarik sanayinin yerlilik oranı %64’tür. Bu rakamlar,
8 www.figes.com.tr
2011 yılında, Ekonomi Bakanlığının desteği ile yapılan
bir çalışma sonucunda ortaya çıkmıştır.
Günümüzde, sadece üretimle yol alabilmek artık mümkün değil. Üretimin yanında yaptığımız ürünleri de kendimiz tasarlayabilmeliyiz. Yetkinliğimizi geliştirmemiz
gereken motor ve motor parçaları, güç aktarma organları, elektrik ve elektronik sistemler gibi ana ürün grupları var. Ayrıca, gelecekte elektronik daha da önemli
olacak. Hibrit ve elektrikli araçlara yönelim biliniyor.
Buna göre de malzemeler değişiyor; teknolojiyi yakalamamız gerekiyor. Dolayısıyla yedek parça üreten firmalarımız da bu konuları yakından takip etmeli.
Araç maliyetinde, elektroniğin payı 1950 yılında %1’in
altında iken 2010 yılında %35’e yükselmiştir. 2030 yılında ise %50 seviyesine ulaşacağı öngörülmektedir.
Otomotiv sektörümüz, ekosistemimizin bütününde yer
alan yetkin oyuncuların desteğiyle, “lider” ülkelerden
biri olma potansiyeline sahiptir. Bu potansiyelimizi, yüksek katma değerli teknolojik ürünler üretmeye yönlendirerek sloganımızdaki gibi daha da güçlü sanayimizle
güçlü markalar yaratmak istiyoruz.
Otomotiv sanayinin satış ve pazarlama alanındaki yetkinliği ve savunma sanayinin mühendislik alanındaki
yetkinlikleri birleştirilerek iş birliğine gidilebilir. Mevcut
mühendislik yeteneklerinin nasıl satılabilir hale getirileceği düşünülmelidir. Çünkü dünyada, teknolojiler, savunma sanayinde geliştirildikten sonra diğer sektörlere
yayılır.
Savunma sanayi firmaları, stratejik planlarına odak
alanları olarak otomotiv elektroniğini koyarlarsa iş birliği süreci daha da hızlanacaktır.
Otomotiv Sanayinde
Savunma Sanayinin
Katkısı
Vedat ÜNAL
Proje Lideri
ASELSAN Silah Sistemleri ve İnsansız
Sistemler Programı Müdürlüğü
G
ünümüzde, araç üretim maliyetlerinin yaklaşık olarak %30-35’lik bir bölümünü, elektronik ve gömülü yazılımlar oluşturmaktadır.
Elektronik teknolojilerindeki artış ile önümüzdeki 10
yıllık dönemde, bu payın daha da artarak %40 ile %70
arasına çıkması öngörülmektedir.
Dış Ticaret Müsteşarlığı (DTM)’nın yürütmekte olduğu Girdi Tedariki Strateji (GİTES) çalışmaları kapsamında, otomotiv eylem planı temel hedefleri içinde
yer alan elektronik bileşenlerde yurt içi tedarik imkânlarının geliştirilmesi hedefi ile uyumlu olarak, elektronik sistem ve gömülü yazılımların Türkiye’de
geliştirilerek üretilmesi, elde edilen katma değerin arttırılması açısından önemlidir.
Savunma sanayi sektöründe yurt içi imkânlarla ürün
geliştirme, doğrulama ve üretme konusu önem kazanmış ve ASELSAN bu konuda öncü konuma gelmiştir.
ASELSAN, bu süreçlerde üniversite, araştırma kurumları ve yan sanayi ile entegre hareket ederek yerli
imkanlarla geliştirilmiş yüksek teknolojiye sahip ürünler ortaya koymaktadır.
Savunma sanayi için geliştirilmiş olan bazı ASELSAN
ürünleri, özellikleri açısından otomotiv sektöründe kullanılan ve kullanılacak olan ürünlerle benzerlik göstermektedir. Otomotiv için geliştirilen ürünler, ortak
teknolojik altyapılardan yararlanılarak, benzer süreçlerle
ve benzer doğrulama adımları ile ortaya çıkarılmaktadır.
Her iki alanda da güvenilirlik ve çevre koşulları dayanımı
© ASELSAN
ASELSAN'ın çevre koşulları test altyapısından
2 örnek: titreşim testi ve yağmurlama testi
ön planda yer almakla birlikte, otomotiv alanında, yüksek üretim miktarları ile birlikte maliyetlerin azaltılması
önemli bir husus olarak ortaya çıkmaktadır.
ASELSAN tarafından geliştirilmekte olan savunma
sistemlerinin uyarlanarak otomotiv sanayinde doğrudan kullanılabilir hale getirilmesi, teknoloji hâkimiyeti yüksek olan ASELSAN tarafından
gerçekleştirilebilecektir. ASELSAN’ın
n Görev bilgisayarı,
n Kullanıcı arayüzünü sağlayanürünler,
n Elektrik motoru ve motorsürücüleri,
n Otonom hareket kontrolyazılımları,
n Gece görüş ve termal görüntüleme birimleri,
n Radarlar ve
n Güvenilir ve gerçek zamanlı çalışan gömülü
yazılımlar
konularındaki bilgi birikimi
ve teknolojik hâkimiyeti,
yüksek teknolojiye sahip
yeni nesil otomotiv ürünleri
geliştirme potansiyeli oluşturmaktadır.
Savunma alanında dünya
çapında yenilikçi ürünler
geliştiren, bu ürünleri ile
dünya devleri ile rekabet
eden, hem Türkiye hem
dünya pazarına ürünler
sunan ASELSAN, otomotiv alanında da önemli katkılar sağlayacaktır.
ARGE DERGİSİ 9
HABERLER I FİGES’ten
Otomotiv Elektroniği Savunma Sanayimizden
Teknoloji Transferi
Evren YÜCEL
Elektronik ve Yazılım Sektör Müdürü
Savunma Sanayii Müsteşarlığı Sanayileşme
Daire Başkanlığı
avunma sistem ihtiyaçları, 1990’lı yıllara kadar
daha çok hazır alım yoluyla karşılanmıştır.
1990-2000 yılları arasında, lisans altında ortak
üretim ve yerli olarak tasarlanmış / üretilmiş alt sistemlerin ortak üretilen sistemlere entegre edilmesi
yöntemi, savunma sistemi ihtiyaçlarının karşılanması
için tercih edilen bir yöntem olmuştur.
2000’li yıllarda, sistem tasarım sorumluluğu da alınmaya başlanmış ve önemli yurt içi katma değer oranlarına ulaşılmış; savunma sistemleri ülkemizde
tasarlanıp üretilmiştir. Bugün ana muharebe tankı,
savaş uçağı gibi savunma sistemlerinin yerli firmalar
tarafından tasarlanıyor olması, kimseye şaşırtıcı gelmemektedir.
Otomotiv sanayinde de yurt içi katma değer oranlarının arttırılması için, ilk adım kapsamında yerli olarak tasarlanıp üretilmiş otomotiv alt sistemlerinin,
ülkemiz ve dünya pazarında önemli pay sahibi otomotivlerde kullanılması için gerekli girişimler yapılabilir. Otomotiv yan sanayicilerimiz, ülkemizde Ar-Ge
için sağlanan fonları ve savunma sanayimizin de kabiliyetlerini kullanarak, geliştirdikleri otomotiv alt sistemlerini, gerekli kalifikasyon testlerinden geçirip,
otomotiv sistem tasarımcılarına, bir sonraki nesil otomotivlerde kullanılması için sunabilirler. Tekrarlanmayan maliyetleri otomotiv sistem tasarımcısından
talep etmeyen ve rakipleri ile benzer kalifikasyona
sahip alt sistemleri tasarlayan yan sanayicimizin, rakiplerinin önünde yer alma ihtimalinin yüksek olduğunu değerlendirmekteyiz. Dünya pazarında önemli
yere sahip otomobillerde ülkemizde tasarlanıp üretilmiş alt sistemlerin kullanılması, ülkemiz sanayinin
kendine güvenini arttıracak ve otomotiv sistem tasarımcısı olmak yönünde daha hızlı adımlarla ilerlemesine imkân sağlayacaktır.
Savunma sanayi, özellikle elektronik ve yazılım alanında kazandığı bilgi birikimi ile otomotiv sektörü
için gerekli tüm elektronik ve yazılım ağırlıklı alt sistemleri tasarlayacak ve üretebilecek yetenektedir.
Elektronik ve yazlım ağırlıklı projelerde, yurt içi
katma değer %70-80 oranına ulaşmıştır. Projelerde,
kaynakların %20-30’unun yurt dışına çıkmasına, yurt
dışından tedarik ettiğimiz mikro-elektronikler sebep
S
10 www.figes.com.tr
olmaktadır. Projelerde yurt içi katma değerin arttırılması için, ülkemizde bir mikro-elektronik üretim tesisinin kurulması planlanabilir. Fakat sadece savunma
sanayine hizmet edecek bir mikro-elektronik üretim
tesisinin sürdürebilirliği, maliyet etkin olarak işletilebilmesi daha zor olacaktır. Bahse konu tesisin çok
fazla sayıda sistem üreten otomotiv sektörüne de hizmet etmesinin planlanması, tesise yatırım yapılmasını
daha maliyet etkin hale getirecek ve tesisin sürdürülebilirliğini artıracaktır.
HABERLER I Yaklaşan Etkinlikler
Automechanika Moscow
2014 Fuarı
25-28 Ağustos tarihleri arasında
Rusya’da düzenlenecek olan
Automechanika Moscow 2014
Fuarı’na, FİGES A.Ş. olarak stant
açarak katılım sağlayacağız.
Etkinlikle ilgili detaylı bilgiye,
http://www.mims.ru/en-GB
adresinden ulaşabilirsiniz.
18. Bilgisayar Destekli
Mühendislik ve Sistem
Modelleme Konferansımızı
Gerçekleştirdik
Bu yıl, “Otomotiv Elektroniği” Savunma Sanayimizden
Teknoloji Transferi başlığıyla,
18 Nisan’da, 18. kez düzenlediğimiz
Bilgisayar Destekli Mühendislik
ve Sistem Modelleme
Konferansımızı, 250’den fazla
katılımcı ile gerçekleştirdik. 40’a
yakın konuşmacı ve panelistin
katıldığı etkinliğimizde, savunma,
otomotiv, makina ve beyaz eşya
sektörlerinden temsilciler
başta olmak üzere, farklı
üniversitelerden birçok
akademisyeni konuşmacı
ve katılımcı olarak ağırladık.
Sonuç olarak, özellikle son 10 yılda yapılan çalışmalarla kendi sistem çözümlerini tasarlayıp üretir hale
gelen savunma sanayinin, otomotiv sektörü için de
çözümler üretmesiyle savunma sanayi daha da güçlenecek; gerek savunma gerekse otomotiv sektöründe
yurt içi katma değerin arttırılması için önemli bir
ADEX 2014 Fuarı
Azerbaycan’da, 11-13 Eylül
tarihleri arasında gerçekleştirilecek
olan ADEX 2014 (International
Defence Industry Exhibition)’e,
Savunma Sanayii Müsteşarlığı
himayesinde düzenlenecek
“milli katılım” çerçevesinde,
FİGES A.Ş. olarak stant açarak
katılım sağlayacağız.
Detaylı bilgi için
http://www.adex2014.com/2014/
adresini ziyaret edebilirsiniz.
adım atılmış olacaktır. Başta savunma elektronik ve
yazılım sanayi olmak üzere, savunma sanayinin kabiliyetlerinin otomotiv sektöründe kullanılması için,
Savunma Sanayii Müsteşarlığı Sanayileşme Dairesi
olarak otomotiv yan sanayicilerine rehberlik yapabileceğimizi belirtmek isteriz.
ARGE DERGİSİ 11
MAKALE I Otomotiv
Elektrikli Araç
Teknolojisi
Önündeki Fırsatlar
ve Tehditler
K
Prof. Dr. R.
Nejat TUNCAY
Okan Üniversitesi
ve Mekatro Ltd.
Doç. Dr. Özgür
ÜSTÜN
İTÜ ve
Mekatro Ltd.
12 www.figes.com.tr
ara yolu taşımacılığının geçmişine bir göz atıldığında,
19. yüzyılın sonları ile 20.
yüzyılın başlarında satış üstünlüğünün elektrikli otomobillerde olduğu
görülür. O tarihlerde, petrolle çalışan taşıtlar marş, vites, gürültü, titreşim ve yağ kokusu gibi sorunları
aşamamıştı. Elektrikli otomobiller,
yukarıdaki özellikleri ve fiyatları itibariyle petrolle çalışan benzerlerinden çok üstün bulunuyordu. Şekil
1’de, o dönemde taksi hizmeti veren
bir elektrikli araç görülmektedir.
Madem elektrikli araçlar bu denli
üstün idi, o halde ne oldu da 1920
yılından itibaren elektrikli araçlar
ortalıktan siliniverdi? Bunun birden
çok
nedeni
bulunmaktadır.
ABD‘de petrol yatakları bulundu;
petrol bollaşarak ucuzladı; kara yol-
ları gelişti ve uzun mesafe seyahatlere uygun hale geldi ve öldürücü
darbe olarak Ford, seri üretim modeline geçti. Petrolle çalışan araçların imalat ve işletim maliyetleri çok
düştü; menzilin uzamasına ise akü
ile çalışan elektrikli araçlar ayak uyduramadı. Sonuç olarak, bir ürünün
yaşaması için teknik ve mali yönden avantajlı olmasının gereği, bir
kez daha görüldü.
Günümüzde ise hemen hemen
bütün otomotiv firmalarının elektrikli ve hibrit elektrikli otomobiller
için prototipler ürettikleri ve piyasaya sürmeye başladıkları görülüyor.
O zaman, yeni sorular sormak gerekiyor. Elektrikli araç çağı geri mi
geldi? Hangi parametreler, bu araçların piyasaya hâkim olmasına ya da
tersine neden olabilir?
Elektrikli ve hibrit elektrikli araçların pek çok türü bulunmaktadır.
Burada, yalnızca elektrikli araçlar
için kısa bir karşılaştırma yapılacaktır. Günümüzün teknolojisinde,
elektrikli bir araçta tekerleklere iletilen mekanik enerji, elektrik makinası tarafından üretilmekte ve basit
bir dişli üzerinden tekerleklere aktarılmaktadır. Elektrik enerjisi ise
bataryalardan sağlanmaktadır. Bataryalar dışarıdan şarj edilebilmektedir. Elektrikli araçlar, frenlemede,
mekanik enerjiyi elektrik enerjisine
çevirerek bataryaya geri verebilmektedir. Şekil 2’de, en basit bir
elektrikli araç modeli, hızlanma ve
frenleme durumu için verilmiştir.
Elektrikli araç teknolojilerinin geleceği hakkında pek çok rapor yazılmıştır. En basit anlamda elektrikli
araçların geleceğini belirleyecek parametreler aşağıdaki gibidir:
n İlk Yapım Maliyeti:
Her ne kadar güç aktarım
sistemi daha basit olsa da
özellikle pil maliyetleri
nedeniyle elektrikli araçların
ilk yapım maliyetleri, petrol ile
çalışan benzerlerinden yaklaşık
%20-25 daha fazladır.
Kitlesel üretim hatlarının
oluşturulmasıyla ve pil
teknolojisinin ucuzlamasıyla
maliyetlerde azalma
beklenmektedir.
n Menzil:
Benzinli ve dizel yakıtlı
araçlara göre, elektrikli
araçların menzili çok daha
kısadır. Elektrikli araçta
kullanılan pillerin spesifik güç
(kw/kg ve kW/litre) ve spesifik
Şekil 1. NewYork Taksi, Electric Carriage and Wagon şirketi, 1897.
n
n
enerji (kwh/kg ve kwh/litre)
değerleri, benzin ve dizel
yakıtların %5-10’u kadardır.
Ancak içten yanmalı
motorlarla çalışan araçlarda,
depodaki enerjinin ancak % 15
kadarının tekerleklere iletilebildiği;
buna karşın, elektrikli araçlardaki
enerji veriminin yaklaşık
%75-80 düzeylerinde olduğu
göz önüne alındığında, birim
ağırlık ve hacim olarak
menzilin, benzin ve dizel
yakutlu araçların yarısından
daha az olacağı görülür.
Kullanım Maliyeti:
Aynı mesafede benzinli ve dizel
araçlarla karşılaştırıldığında,
elektrikli bir aracın yakıt
maliyeti, sırasıyla yaklaşık 1/5 ve
1/4'ü değerinde gerçekleşmektedir.
Bu açıdan, çok kullanılan bir
araç için işletim maliyeti,
oldukça uygun avantajlar
sunmaktadır.
Kullanım Kolaylığı
ve Konfor:
Gürültü ve titreşim yönünden
içten yanmalı motorlar ile
karşılaştırıldığında, elektrik
Şekil 2. Elektrikli aracın basit modeli ve iki çalışma konumu.
n
n
n
motorlarının çok üstün olduğu
görülür. Ayrıca elektrik
motorları çok kısa sürede çok
yüksek tork değerlerine
ulaşmaktadır. Kullanım
rahatlığı bakımından elektrikli
araçlar, benzinlilere göre daha
uygundur.
Güvenlik:
Elektrikli araçlarda kullanılan
Lityum tabanlı piller, y
anıcı-parlayıcı özelliktedir.
Bunların dolma ve boşalma
akımlarının sınırlandırılmasının
çok iyi kontrol edilmesi
gerekir. Halen kullanımda
olan elektrikli araçlarda, çeşitli
yangınlar meydana gelmiştir.
Bu açıdan, tam güvenli
oldukları söylenemez.
Alt Yapı ve Servis
Yeterliliği:
Bilindiği üzere, karayolları,
yakıt istasyonlarıyla donatılmıştır.
Oysa elektrikli araçların şarj
edilmeleri için benzeri olanaklar
henüz sağlanamamıştır. Bu
yönden elektrikli araçlar ciddi
biçimde geri durumdadır.
Güvenirlik:
Lityum tabanlı piller,
arızalanma riski taşımaktadır.
Bunun yanında dolu bir pil
gerçekten ne ölçüde doludur
sorusu da tam olarak cevaba
kavuşturulmuş değildir. Bu gün
tüm araç kullanıcıların
aklındaki en önemli soru,
“Ya yolda kalırsam?” sorusudur.
Akülerin doluluk oranının
ARGE DERGİSİ 13
MAKALE I Otomotiv
n
(SoC), arızalanma riskinin
(SoH) ve kalan ömürlerinin
belirlenmesi, şu anda üzerinde
en yoğun olarak çalışılan
konular arasında yer almaktadır.
Enerji Regülasyonlarına
Uyum:
Avrupa enerji regülasyonuna
göre, CO2 ve diğer sera gazları
salımı Euro 6 ile km başına
130 gr CO2 olarak
sınırlandırılmıştır.
Önümüzdeki dönemde, bu
değer daha da azaltılacaktır.
Kamuoyundaki yaygın kanaat,
elektrikli araçların sıfır salım
değerine sahip olduğu
yönündeyse de aslında
elektrikli bir araçta kullanılan
elektrik enerjisinin elde
edilmesi esnasında çıkan sera
gazlarını göz önüne alan
“kuyudan-tekerleğe CO2
salımı“ hesaplandığında, bu
değer ülkeden ülkeye
değişmekte olup 50-70 gr/km
mertebelerindedir. Temiz
elektrik üretimi arttıkça,
bu oran azalacaktır.
n Akıllı Ulaşıma Uyum:
Bilgi çağının ve bilgi toplumunun
en önemli yansımalarından
birisinin otomotiv sektöründe
meydana geldiği görülmektedir.
Sürücü hatalarını asgariye
indiren ve birbirleriyle ve yol
ile haberleşen araçlar
kullanılmaya başlanmıştır.
Hatta tamamıyla otonom,
sürücüsüz araçların geliştirildiği
ve ABD’de bir kaç eyalette
yola çıkış izni aldıkları biliniyor.
Elektrikli araçlar, yapısal
olarak akıllı ulaşım çağına
uyum sağlamaya müsaittir.
n Malzeme Geri Kazanım
Kabiliyeti:
Elektrikli araçlar, klasik
araçlara göre daha sonra
tasarımlandırıldığından,
bunlarda kullanılan malzemenin
hafif ve dayanıklı olmasının
yanında dönüşüm ve yeniden
kullanım özelliği de bulunmaktadır.
Şu anda piyasada çok sayıda elektrikli otomobil satışa sunulmuş bulunuyor. 2015 yılından itibaren,
bunlara yakıt hücresi (fuel cell)
elektrikli araçların eklenmesi beklenmektedir.
Uluslararası Enerji Ajansı (Interna-
Şekil 3. Elektrikli ve hibrit elektrikli araç satış öngörüsü.
14 www.figes.com.tr
tional Energy Agency / IEA)’nın
çevre öncelikli enerji senaryosu
(Blue Map)’na göre, 2050 yılına
kadar, elektrikli ve karma elektrikli
araç satışlarındaki öngörüler, Şekil
3’te gösterilmiştir. 2050 yılına gelindiğinde, akü beslemeli elektrikli ve
yakıt hücresi beslemeli elektrikli
araçların, toplam pazarın %60-65
düzeyindeki kısmını ele geçireceği,
geri kalan %30-35’in ise hibrit araçlardan oluşacağı görülmektedir.
Sonuç
20. yüzyılın başında, teknolojik ve
ekonomik nedenlerle üstünlüğü
petrol kaynaklı yakıtlar ile çalışan
araçlara kaptıran elektrikli taşıtlar,
21. yüzyılın başlarından itibaren,
önce hibrit tür ile ticari başarı sağlamaya başlamış; daha sonra ise
önce şehir içi araçlarda olmak üzere,
pazar paylarını arttırmaya devam etmişlerdir. Elektrik enerjisinin depolanmasındaki yeni teknolojiler ile
daha hafif, daha küçük ve daha güvenlikli pillerin geliştirilmesi beklenmekte; güç elektroniği ve
elektrik makine teknolojilerindeki
ilerlemelere paralel olarak, üstün
enerji yönetim sistemlerinin geliştirilmesi ve maliyetlerin azaltılmasıyla birlikte, elektrikli taşıtların
pazar payının hızla artması ve
IEA’nın iyimser senaryosuna göre,
2050 yılında, piyasanın tamamına
hâkim olmaları beklenmektedir.
MAKALE I Otomotiv
Sürekli Tümleştirme ile
Motor ve Aktarma
Organları Kontrollerinin
Geliştirilmesi:
PERSIST
F
EV, global otomotiv sektörüne hizmet veren, dünyanın lider bir motor,
şanzıman ve araç mühendisliği
firmasıdır. FEV, dünya çapında,
ileri teknoloji içten yanmalı motorlar; konvansiyonel, elektrikli
Selman CEBECİ ve alternatif itki sistemleri alanOtomotiv Yazılım larında mühendislik hizmeti sunGeliştirme
maktadır. Merkezi Almanya’nın
Mühendisi
FEV Türkiye Aachen şehrinde olan ve Prof.
Dr. Pischinger’in CEO’su olduğu
FEV, birçok kıtada bulunan gelişmiş teknik merkezlerinde, 2.900'ün üzerinde yüksek vasıflı uzman personel istihdam etmektedir.
FEV Türkiye, ulusal araç ve motor endüstrisinde araştırma ve geliştirme (Ar-Ge) çalışmalarının gelişimine
katkı sağlamayı hedefleyerek 2011 yılında kurulmuştur ve faaliyetlerine bugün itibari ile İTÜ Ayazağa
Kampüsü ARI Teknokent’te devam etmektedir. FEV
Türkiye, alanında uluslararası tecrübeye sahip uzman
kadrosu ile Türkiye’deki ve dünyadaki araç ve itki sistemleri alanındaki mühendislik ve Ar-Ge projelerine
profesyonel mühendislik hizmeti sunmaktadır. Almanya’daki uzman mühendisler ile harmonize çalışarak ulusal ve global motor ve güç aktarma organları
projelerinin gerçekleştirilmesinde hızlı ve etkin mühendislik çözümleri üretilmektedir. Türkiye’nin seçkin üniversitelerinden mezun, uzun yıllar Almanya’da
önemli projelerde tecrübe kazanan kadrosu ile FEV
Türkiye, tasarım, simülasyon, yazılım, kalibrasyon ve
eğitim alanlarında ileri mühendislik hizmeti vermektedir.
Giriş
Otomotiv kontrol ünitelerine yazılım geliştirilmesinde, farklı yönlerden zorluklar karşımıza çıkmaktadır. Bir taraftan pazarın değişen ihtiyaçlarına bağlı
olarak model sayısı artarken diğer taraftan yeni ve sürekli kısıtlanan yakıt tüketimi ve emisyon kuralları yürürlüğe girmektedir. Bu faktörlerin bir araya gelmesi,
hibrit araç tasarımından biyodizele uyumlu motor ta-
Şekil 1. Otomotivde elektronik ve yazılım [4].
sarımına kadar çok geniş bir yelpazede, yeni ve karmaşık teknolojilerin araştırılmasını ve kullanılmasını
zorunlu kılmaktadır. Tasarımlar sonucu araçlara eklenen yeni sistemlerin bir kısmı da yüksek gerilimle çalıştıkları için, hem yazılımsal hem de donanımsal
güvenlik tedbirlerinin alınması gerekmektedir. Şekil
1’de, bu faktörler göz önünde bulundurularak yapılmış
bir çalışmanın sonucu verilmiştir. İlgili grafikte, yakın
zamanda otomotiv sektöründe elektroniğin ve yazılım
geliştirmenin tasarım içerisindeki payının artışı görülmektedir: 2002 yılından 2015 yılına kadar, elektronik
parçaların payının toplamda %150 artışı öngörülürken; yazılım alanında öngörülen artış ise %375’tir [1].
Yazılım geliştirme alanındaki bu artışın birçok sebebi
vardır. En önemlileri; yeni elektronik parçaların devreye girmesi ve halihazırda var olanların yeni özellikler
kazanmasıdır. Bu durum ise projelerde gittikçe artan
tümleştirme (integration) çalışmalarına sebep olmaktadır. Farklı kullanıcıların geliştirdiği yazılım parçalaARGE DERGİSİ 15
MAKALE I Otomotiv
Şekil 2. "Nightly Build" Sürekli Tümleştirme sistemi yapısı [4].
rının birleştirilmesi şeklinde tanımlayabileceğimiz
tümleştirme işleminin başarıyla sonuçlandırılabilmesi
için, çok fazla efor sarf edilmesi gerekmektedir. Bundan kaynaklanan maliyet artışlarını azaltmak için,
tümleştirme işlemi, sadece kritik aşamalarda; yazılım
yayınlanmadan hemen önce yapılmaktadır. Bu da hataların çok geç fark edilmesine ve hatta gözden kaçmasına sebep olabilmektedir. Bütün bunların
sonucunda, otomotivde, yazılımdan kaynaklı güvenlik
problemleri gittikçe daha çok öne çıkmaktadır. Örneğin, araştırmalara göre, Almanya’da, 2010 yılındaki
araç geri çağırmalarında, yazılımla birlikte elektronik
parçaların payı %27’dir [2]. Aynı yıl içerisinde, sadece
yazılım kaynaklı arızaların oranı ise %20 olarak kaydedilmiştir [3].
Yazılımda Kalite Standartları
Yazılım geliştirme süreci içerisinde yeni fonksiyonlar
eklenirken bir taraftan da üreticiler, teknik ve güvenlik şartlarını sağlayabilmek için, ürün geliştirme süreçlerini Automotive Open System Architecture
(AUTOSAR), Capability Maturity Model Integration (CMMI) ya da ISO 26262 standartlarına uyumlu
hale getirmeye yönelmektedir. Ancak bu standartlar
da ihtiyaçları tam olarak karşılamamaktadır. Örneğin,
AUTOSAR’da, sadece temel fonksiyonlar için tanımlar bulunurken, günümüzde, motor ve aktarma organlarında kullanılan özel fonksiyonlar için tanımlar
söz konusu olduğunda, bu standardın eksik kaldığı bilinmektedir. ISO 26262 ise detaylı kalite metrikleri
tanımlamasına rağmen, otomotiv yazılımlarında tercih edilen model temelli yaklaşımlar konusunda belirsizlikler içermektedir.
16 www.figes.com.tr
Atik Yazılım Geliştirme
Fowler tarafından PC yazılımları için tanımlanan
Atik Yazılım Geliştirme (Agile Software Development) [5] yöntemleri, otomotiv dünyasındaki yazılımlar için de temel alınabilmektedir. Oldukça dinamik
bir yapı öngören bu yöntemler popüler olsa da otomotiv konusundaki kalite standartları ile bazı noktalarda
çelişmektedir: Müşteri memnuniyetini amaçlayan atik
yazılım geliştirme yöntemleri, sürekli müşteri ile ilişki
halinde çözüm arayışları içinde olmayı ön plana alırken, kalite yöntemleri standartlarına uygun süreçler
izlenerek belirli kalitede ürünler ortaya çıkmasını da
ön planda tutar.
FEV, Powertrain Control Architecture Enabling Reusable Software for Intelligent System Tailoring (PERSIST) mimarisi ile aradaki bu çelişkiyi çözmektedir
[6]: Mühendisler tarafından kalite standartlarına
uygun süreçler izlenerek oluşturan yazılım ürünleri, bir
yandan da otomatize edilmiş derleme (compile) süreçleri ile test edilmektedir. Bu testler sonucunda otomatik olarak yapılan geri bildirimlerle müşteri
tarafından gelen değişiklik isteklerine de hızlı cevap
verebilen, dinamik bir yapı oluşturulmuştur.
PERSIST mimarisinde, atik yazılım geliştirme yöntemlerinden birisi olan sürekli tümleştirme (Continuous Integration / CI) kullanılmaktadır. Şekil 2‘de
görüldüğü gibi, bu metotta, farklı kişiler tarafından geliştirilen yazılım parçaları, sık aralıklarla (genelde
günde bir kaç kez) merkezi bir sunucuda toplanmaktadır. Merkezi sunucuda toplanan modeller, her gün
tümleştirilerek kalite testlerine tabi tutulmaktadır. Yapılacak olan kalite testleri, projenin o anki olgunluk
seviyesine göre belirlenmektedir. Bunlar statik kont-
başarıyla tasarlanıp uygulanmıştır. Yazılımın kalite kontrolü için, 130
birim testi ve 100’den
fazla modelleme yönergesi kullanılmıştır. Bu
projede kullanılan fonksiyonların %50‘si, birisi
dizel motor olmak üzere,
diğer projelerde kullanılmaya başlanmıştır.
Şekil 3. PERSIST mimarisinde genel
fonksiyon kütüphanesi ve projelere
özel fonksiyon tasarlanması [6].
roller (sistem gereksinimleri kontrolü) veya dinamik
testler (birim testleri) olabilmektedir.
FEV’de kullanılan CI yapısının bilgisayar yazılımı için
kullanılanlardan önemli bir farkı, C veya C# kodu yerine, Simulink modellerinin ve MATLAB programlarının kullanılmasıdır. MATLAB’in seçilmesindeki
önemli sebepler; MATLAB’in COM/.NET arayüzü
sayesinde, gerektiği zaman diğer yazılımlarla etkileşim
halinde çalışabilmesi ve aynı zamanda, oluşturulan
modeller sayesinde, yazılımın kullanıldığı süre boyunca, sürekli geliştirmeye açık halde kalabilmesidir.
Geleneksel metotlar ile yapılan yazılım geliştirme süreçlerinde, kalite testleri, sadece yayından önce yapılırken CI metodu ile yazılım, ilave işlemlere ihtiyaç
kalmadan, çok sık aralıklarla kalite testlerine tabi tutulabilmektedir. Bu sayede, problemler ve riskler,
erken safhalarda fark edilebilmektedir. Sonuç olarak
yazılım, geleneksel metotlara göre, çok daha kısa sürede geliştirilebilmektedir.
PERSIST mimarisinde, projelerde hızlı sonuçlar
alınmasını sağlayan bir başka önemli özellik de
uygun fonksiyonların birden fazla projede kullanılmasına olanak sağlanmasıdır (Şekil 3). Her proje
başlangıcında çıkarılan yol haritasında, genel kütüphaneden alınabilecek fonksiyonlar belirlenmekte ve konfigürasyon listeleri aracılığıyla projeye
aktarılarak test edilmeye başlanmaktadır. Projeye
özel fonksiyonlar için ise ilk adımda fiziksel analiz
yapılarak uygun yazılımlar tasarlanmaktadır. Tasarlanan ve sürekli geliştirilen ürün üzerinde projenin
olgunluk seviyesine göre gerekli testler yapıldıktan
sonra, başarılı olan fonksiyonlar, AUTOSAR kurallarına uygun olarak tanımlanmış arayüzler kullanılarak birleştirilmektedir.
PERSIST mimarisi, uygulanabilirliğinin gözlenmesi
amacıyla FEV’in, GT2 adlı tanıtım aracında bulunan çift turboşarjlı benzinli motorun yazılımının geliştirilmesinde kullanılmıştır. Geliştirme sırasında,
yazılımdaki 41 modül için, toplamda 155 fonksiyon
Sonuç
Günümüzde, otomotivdeki gittikçe karmaşıklaşan kontrol yazılımları ve kalite standartlarını yakalamak için artan çalışmalar,
yazılım geliştirme konusunda, yeni konseptlere ihtiyaç
doğurmaktadır. Bu makalede anlatılan PERSIST mimarisi, hem geliştirme için bir altyapı olmakta hem
de geliştirilen ürünün, kalite normları açısından sürekli denetlenmesini sağlamaktadır. Ayrıca temel
fonksiyonların, farklı projelerde tekrar kullanılabilmesini de koordine etmektedir. Bütün bunlar, CI prensiplerinin otomotivde kullanılan model temelli
yazılım geliştirme yöntemlerine uyarlanmasıyla ve kalite kontrolündeki manüel işlerin azaltılmasıyla sağlamaktadır. Sonuç olarak; FEV tarafından geliştirilen
PERSIST mimarisi, yazılım geliştirmede, hataların
erken fark edilerek hata oranının asgariye indirilmesini ve tasarım sürelerinin kısalmasını sağlamaktadır.
Kaynaklar:
[1] J. Dannenberg et al.(2014): The Coming Age of
Collaboration in the Automotive Industry,
Oliver Wyman Group,
http://www.oliverwy-man.com/pdf_files/MMJ
17-AutoIndustry-Collab.pdf, 13.06.2014 tarihinde
görüntülendi
[2] N. N. (2010): Annual report 2010, German
Federal Office for Motor Traffic, Flensburg
[3] N. N.: Emergency Road Service statistics, German
Automotive Society (ADAC), Munich 2009
[4] Richenhagen et al. ( 2012): Customizing Modeling
Guideline Checks Within a Continuous
Integration Framework for Automotive
Model-Based Control Software Development,
Mathworks Otomotiv Konferansi, Stuttgart
[5] M. Fowler et al. (2001): The Agile Manifesto,
Software Development, Cilt 8
[6] Richenhagen et al. (2013): Development of
Modular Powertrain Controls with Continuous
Integration, ATZ Elektronik Worldwide, Cilt 8,
Sayı 2, pp 50-53
ARGE DERGİSİ 17
MAKALE I Otomotiv
Otomotiv Elektroniği ve
Yazılımında Model Tabanlı
Tasarım
Burcu GÜNGÖR
MATLAB Proje ve
Uygulama
Mühendisi
FİGES A.Ş.
G
ünümüzün modern araçlarında
kullanılan elektronik sistemler ve fonksiyonların sayısı, büyük bir hızla artıyor. Dünyanın
önde gelen kuruluşlarına göre, 10 yıl içerisinde otonom
giden akıllı araçlar, kara yollarında yerlerini alacak. Dolayısıyla araç içerisinde kullanılan sensör tipi ve sayısı,
sensörlerden gelen verileri anlamlandıracak gömülü yazılım ihtiyacı ve kullanılmakta olan mikroişlemci ve
mikrodenetleyiciler de giderek artıyor. Dünyada otomotiv sektöründeki bu değişim göz önüne alındığında,
sadece mekanik imalat yapan firmaların bile sistem üretimine geçip, bu sistemlerin içine elektronik ve gömülü
yazılım entegre ederek akıllı sistemler üretmeye başlaması bekleniyor. Otomotiv sektöründe çalışan mühendislerin bu gelişmeleri takip edip uygulamanın yanı
sıra araçlardaki güvenlik gereksinimi, düşük yakıt tüketimi, kirlilik, eğlence sistemleri ve konfor gibi faktörlerden kaynaklanan gereksinimleri de sağlamaları ve
geliştirmeleri gerekiyor.
Bu nedenle otomotiv mühendisleri, ileri düzey denetim
sistemlerinin, sinyal ve görüntü işleme uygulamalarının
ve haberleşme sistemlerinin tasarımında, hızlı ve düşük
maliyetli bir geliştirme süreci sağlayabilmek için simülasyon platformlarından yararlanıyorlar. Bir tasarım
aracı olarak Simulink, hassas ve esnek modelleme imkanı ve simülasyon kabiliyeti sayesinde bir endüstri
standardı haline gelmiş olup, Simulink’in sunduğu
“Model Tabanlı Tasarım” süreci, dünya üzerindeki tüm
lider otomotiv kuruluşları tarafından kullanılmaktadır.
Model Tabanlı Tasarım; kontrol sistemleri, sinyal işleme ve iletişim sistemleri de dahil olmak üzere, dinamik sistemlerin düşük maliyetli ve hızlı geliştirilmesini
18 www.figes.com.tr
sağlayan bir süreçtir. Güvenli sürüşü sağlayacak, yakıt tüketimini azaltacak ve markaya yeni teknolojiler
katacak algoritmaların geliştirilmesinin yeterince zor olduğu bir ortamda, mühendislere esnek
bir modelleme, görselleştirme ve test ortamı sunar. Bu
ortam, aynı zamanda, otomotiv ana ve yan sanayi üreticilerinin ürün geliştirme süreçlerini hızlandırma yeteneğine de sahiptir. Simulink ve diğer tasarım araçlarının
sunduğu Model Tabanlı Tasarım yaklaşımı ile mühendisler, modellerini, ellerinde var olan verilere ve isterlere göre, fiziğin temel prensiplerini kullanarak veya veri
yönelimli modelleme yöntemi ile geliştirebilir. Geliştirilen algoritma ve modeller, simülasyon fazında, gerçek
zamanlı veya gerçek zamanlı olmayan yapılandırmalarla
test edilebilir; gerçek dünya etkileri, pahalı prototipleme
yöntemlerine gerek kalmadan bilgisayar ortamında sağlanabilir.
Model Tabanlı Tasarım;
n Proje ekipleri arasında ortak bir tasarım ortamı
sağlayabilme,
Şekil 1. Model Tabanlı Tasarım iş akışı için
standart V döngüsü.
İsterler ile tasarımları doğrudan bağlayabilme,
Hataları tespit edip düzeltebilme,
n Stateflow gibi diğer tasarım araçlarıyla entegre
çalışabilme,
n Çoklu alan simülasyonları oluşturabilme,
n Gömülü yazılım kodunu otomatik olarak
üretebilme ve
n Oluşturulan kodları otomatik olarak
belgeleyebilme gibi özellikleri sayesinde,
verimliliği arttırmaya olanak sağlar.
Buna ek olarak, Model Tabanlı Tasarım yaklaşımıyla simülasyonlar, bir sistemi dinamik ve algoritmik olarak
incelemenin yanı sıra sürücü ve yol koşullarının modellenmesinde ve görselleştirilmesinde de kullanılabilir.
Model Tabanlı Tasarım’daki iş akışı, Şekil 1’de verilen
standart V döngüsü ile açıklanabilir.
Model Tabanlı Tasarım, aynı zamanda, araç geliştiricileri, otomobil üreticileri ve tedarikçileri tarafından ortak
geliştirilen açık ve standart bir otomotiv yazılım mimarisi olan “AUTOSAR” yaklaşımıyla da tamamen uyumludur. Mühendisler, Simulink ve Embedded Coder araç
kutularını kullanarak AUTOSAR üretim kodu oluşturabilir. Simulink, AUTOSAR’a özgü blokları kullanmak yerine, AUTOSAR’ın model yapılandırma
ayarlarını destekler. Bu sayede, tek bir Simulink modeli,
AUTOSAR ortamında veya dışında simülasyon, hızlı
prototipleme ve kod üretimi için bir referans olarak kullanılabilir.
Model Tabanlı Tasarım ile yüksek bütünlüklü gömülü
sistemleri geliştirmek için, iyi tanımlanmış bir süreç ve
özenli bir doğrulama gerekir. Otomotiv sektöründe kullanılan temel fonksiyonel güvenlik standardı ISO
26262’dir. Mathworks danışmanları, bu süreci manuel
metottan Model Tabanlı Tasarım’a taşımak için, tüm
dünyada mühendislere destek vermektedir. “ISO 26262
Process Deployment Advisory Service”, ISO 26262
n
n
standardına göre, mevcut süreçteki boşlukları tespit edecek ve Model Tabanlı Tasarım kullanarak daha optimize ISO 26262 süreci yürütülmesini sağlayacak bir yol
haritası sunar. Bu danışmanlık hizmeti, senelerce yüksek
bütünlüklü gömülü sistemlerin geliştirilmesi konusunda
çalışmış uzman Mathworks danışmanları tarafından verilir. Bu hizmet aşağıdaki unsurları içerir.
n İsterlerin izlenebilirliği,
n İster tabanlı test,
n Simulink Model Advisor ile model standartlarının
kontrolü,
n Yorum, statik analiz, yazılım ve model mimarisi
denetimi,
n Simulink Design Verifier ile tasarım analizi,
n Embedded Coder ile kod üretimi,
n Derlenen ve üretilen kodların SIL ve PIL testleri ve
n IEC Certification Kit ile (ISO 26262 için)
araç niteleme
Sonuç olarak, otomotiv sektöründe kullanılan teknoloji hızla gelişiyor ve araç içerisinde kullanılan elektronik sistemler ve yazılım ihtiyacı giderek artıyor.
Mühendisler, bu ihtiyaca cevap verebilmek için Matlab, Simulink ve diğer araç kutularının sunduğu
Model Tabanlı Tasarım yaklaşımıyla araştırma-geliştirme süreçlerini hızlı ve düşük maliyetli olarak sürdürebilirler.
ARGE DERGİSİ 19
TANITIM I Otomotiv
AL-KOR Otomotivin
Elektroniğe Yolculuğu
F
Tüm görseller: © AL-KOR
irmamız AL-KOR, 1970
yılında İstanbul’da faaliyetine başlamıştır. Bugün
12.000 m2 alanda, İstanbul’ un üç
ayrı noktasında faaliyetlerine
devam etmekte olan AL-KOR,
başta Avrupa olmak üzere, Asya,
Erol DİVANYAN Afrika ve Amerika kıtalarındaki
ARGE Yöneticisi
16 ülkede bulunan, 45 farklı müşAL-KOR Makina
Kalıp San. ve teriye ihracat yapmaktadır.
Tic. A.Ş. American Quality Assessors
(AQA) ISO 9001:2000 ve TS
16949:2002 kalite sertifikalarına sahip olan AL-KOR,
otomotiv sektörü başta olmak üzere, telekomünikasyon ve beyaz eşya sektörlerine hizmet
vermektedir. Otomotiv sektöründe,
OEM (Mercedes, Fiat, BMW, VW,
Ford) ve “Tier1” müşterilerine hizmet vermektedir.
Ar-Ge çalışmalarımız ve bu çalışmalarımızla müşterimize desteğimizden dolayı, Valeo Grup ile farklı kıtalarda iş
birliğimizi arttırdık. Bundan dolayı, Mart ayında
yapılan tedarikçi gününde, 30 Türk tedarikçisi arasından, farklı kıtalarda en çok iş geliştiren tedarikçi
ödülüne layık görüldük.
İlerleyen teknoloji ve değişen müşteri talep ve beklentilerini dikkate alan AL-KOR, ürünlerini, önce
Ar-Ge bölümünde, sanal ortamda ve laboratuvarda,
mekanik ve elektronik olarak geliştirir. Daha sonra,
20 www.figes.com.tr
kalıp tasarımı ve proses tasarımı yapan AL-KOR, endüstriyel üretime geçer. AL-KOR; Kalıphane, Plastik
Enjeksiyon, Pres Sheet Metal İşletme ve Otomasyon
Montaj ve Test Bölümleri ve Kalite Yönetim Bölümleri ile faaliyet göstermektedir.
AL-KOR, ilk adımda, üreteceği ürünün Ar-Ge çalışmalarının mekanik kısmını, NX Catia Solidworks CAD yazılımını kullanarak
gerçekleştirmekte ve ürünlerini tasarlamaktadır. Tasarladığı bu ürünlerinin
üretilebilirliğini, Moldflow ve Autoform analiz programlarında
doğrulamaktadır.
Ürünlerin
elektronik bileşenleri için ise Altium yazılımlarını kullanarak, PCB
kart tasarımlarını gerçekleştirmektedir.
Tasarım doğrulama süreçleri, fiziksel testler öncesinde, büyük oranda sanal ortamda yapılmaktadır.
AL-KOR, sıfır PPM hedefine ulaşmak amacıyla kendi
üretim hatlarında ürün güvenilirliği için Pokayoke
yöntemlerini kullanarak, oluşabilecek hataların
önüne geçmektedir. Kullanmakta olduğu tüm robotik
sistemlerin tasarımını kendisi yapmakta ve yazılımlarını da kendisi geliştirmektedir. Bu hatları
yöneten PLC ve özel
elektronik kartları tasarlayarak yazılımlarını
gerçekleştirmektedir.
AL-KOR, Distributed
Control System (DCS)
kullanarak, 2-16 istasyonun
olduğu, esnek otomasyon
hatları tasarlamakta ve programlamaktadır.
Çözümlerimiz
AL-KOR, otomotiv alanında, yolcu
ile şoförün haberleşmesini sağlayan sistemlerin yanı sıra birden fazla yolcunun, kendi isteğine göre hava akışını ve kişisel aydınlatma düzeneğini
kontrol edebildiği sistemler tasarlamaktadır. Bu sistemlerin her birinde, araç ile haberleşen gömülü yazılımların olduğu elektronik kartlar bulunmaktadır.
AL-KOR’un, binek cabrio araçlar için tavan meka-
nizmasının güvenli çalışabilmesini sağlayan ve bagajda eşya olup olmadığı kontrol eden komponent tasarımları mevcuttur. Sistem içerisinde sensör ve
gömülü yazılım bulunmaktadır. Bu sistem de araç ile
haberleşerek tavanın açılıp açılmayacağını kontrol
etmektedir.
Dokunmatik Anahtar sistemimiz, yine
araçlar ve akıllı evler için dizayn edilen bir
diğer ürünümüzdür. Bu sistemde kullanıcı,
sensörün üzerinde parmağını hareket ettirerek, kişisel isteğine göre aydınlatma ışık akısını kontrol edebilir.
Acil Kit sistemimiz, endüstriyel alanlarda faaliyet göstermek üzere tasarladığımız bir projedir.
Elektrik kesintisinde, acil çıkış kapısı alanlarında
ve aydınlatılması istenen yerlerde devreye girer ve
güvenli olarak bina ve alan tahliyesi fırsatı sağlar.
Akıllı Server Kabini projemiz, bilişim sektörü için
tasarladığımız bir sistemdir.
Admin ve tanımlanan
kullanıcılara, acil durumlarda e-posta ve
SMS bildiriminde bulunan; su baskını durumunda sıvı seviye tespiti
yapabilen; server kabin
içinde sidecooler soğutma
teknolojisi barındıran; kabin
içindeki elektrik tüketimini izleme
olanağı sağlayan; kabin içindeki ve dışındaki sıcaklık ve nemin bilgisinin takibi ile kabin ve kabinet
içindeki hava kalitesini izleme ve bildirimini yapabilen bir sistemdir. 7/24 çevrimiçi (online) internet arayüzü desteği sayesinde, bilgilendirme ve izleme
yapabildiğimiz bu yeni nesil sistemin Ar-Ge çalışmaları devam etmektedir.
ARGE DERGİSİ 21
MAKALE I Otomotiv
Elektrikli Araç Motoru
için Elektromanyetik
ve Isıl Tümleşik Analizleri
E
Mert Safa
MÖKÜKÇÜ
Elektrik Yüksek
Mühendisi
FİGES A.Ş.,
Elektromanyetik
Tasarım ve
Analizler Bölümü
Ebubekir
BEYAZOĞLU
Makine Yüksek
Mühendisi
FİGES A.Ş.,
Isıl Tasarım ve
Analizler Bölümü
22 www.figes.com.tr
lektrikli otomobillerde kullanılan elektrik motorları,
ani tork vermesi, güçlü ve
dengeli hızlanma sağlaması ve
fosil yakıtlara kıyasla karbondioksit emisyonunu azaltması nedeniyle tercih edilmektedir. Bu
motorların tasarımında, motorun
elektromanyetik analizleri ve hesaplanan elektromanyetik kayıpların neden olduğu sıcaklık
değişimlerini hesaplamak için,
bilgisayar destekli analizlerden yararlanılmaktadır.
Bu makalede, ANSYS Rmxprt
yazılımı kullanılarak ön tasarımı
yapılan bir elektrik motorunun
elektromanyetik analizleri Maxwell yazılımı ile gerçekleştirilmiş
ve elektromanyetik enerji kayıpları hesaplanmıştır. Kayıpların
neden olduğu sıcaklık ise ANSYS
Fluent yazılımı ile hesaplanmış ve
motorun içinde bulunduğu kaputun havalandırma aralıkları olduğu ve olmadığı durumlardaki
sıcaklık analizleri gerçekleştirilmiştir.
1. Günümüzde
Elektrikli Otomobiller
ve Elektrik Motorları
Elektrikli otomobil, bir veya daha
fazla elektrik motoru kullanarak,
bataryalarda ve/veya diğer enerji
depolama cihazlarında depoladığı
elektriği kullanarak ilerleyen otomobildir. Elektrik motorları ani
tork verir, güçlü ve dengeli hızlanma sağlar. Günümüzde, bilgisayar
teknolojisinin
hızlı
gelişimine paralel olarak bilgisayar destekli analiz yazılımları,
motor imalatçılarına proses adımlarında yol göstermektedir. Bu yazılımlar, elektrik motorlarının
tasarımlarında önemli girdiler
sağlamakta ve sanal bir laboratuvar olarak kullanılmaktadır.
Motor tasarımları, simülasyon ortamında iyileştirildikten sonra
prototipe dönüştürülmekte; bu
yolla zaman kazanılmakta ve maliyet azaltılmaktadır. Simülasyonların çoklu fizik uygulamalarında
entegre çalışması, önemli bir
avantaj olarak görülmektedir.
Bu makalede, elektrikli aracın tahrik sisteminde kullanılan fırçasız
doğru akım motoru için gerçekleştirilen elektromanyetik ve ısıl analizler anlatılmış ve bu analizlerin
sonuçları sunulmuştur. Fırçasız
doğru akım motorları yüksek verimli, yüksek torka sahip ve sürtünme kaybı motor içinde
olmadığından ısınmanın az olduğu, kullanışlı bir motor tipidir.
Bilgisayar destekli analizlerde endüstriyel standart haline gelen ve
yaygın olarak kullanılan ANSYS
Multiphysics® yazılımları kullanılmıştır. Elektromanyetik analizlerde, elektrikli araç motorunun
tasarımı yapılmış ve performansı
analiz edilmiştir. İkinci aşamada,
ısıl analizler gerçekleştirilmiş ve
araç motorunun araç kaputunu
temsil eden kapalı bir ortamda ısıl
değişimleri incelenmiştir. ANSYS
Multiphysics® ürünü; yapısal, termal, alçak frekans ve yüksek frekans
elektromanyetik uygulamalarını bütünleştiren bir yazılımdır. Elektrikli
araç motoru tasarımında oldukça
yararlı olan bilgisayar destekli analizler, ısıl etkilerin yapısal forma
etkisini incelemek için de kullanılabilir.
2. RMxprt ile
Motor Tasarımı
RMxprt, elektrik motor-jeneratör
tasarımlarında ilk adımda kullanılan, tasarımcıyı yönlendiren ve
tasarım sonucu oluşan motorun
analitik çözümlerinin detaylı olarak alınabildiği bir yazılımdır.
Maxwell yazılımı ile tam uyumlu
çalışması sebebiyle bu yazılımla
yapılan tasarımın Maxwell ortamına doğrudan aktarılıp, sonlu
elemanlar analizi için model oluşturulması kolaylıkla yapılabilmektedir. Bu çalışmada da ilk olarak
motor, Rmxprt ortamında tasarlanmıştır.
Çalışmada, motor tasarımı, 13001500 kg arasında ağırlığı olan
genel bir sedan araç için, hem
Tablo 1. NdFe35 Tipi Mıknatıs Özellikleri
Mıknatıs Tipi
Artık Mıknatıslanma Br
Gidergenlik Kuvveti bHc
İçsel Gidergenlik Kuvveti iHc
Azami Enerji Ürün (BH) max
Çalışma Sıcaklığı
KGs
T
KOe
KA/m
KOe
KA/m
MGOe
KJ/m2
0 0C
NdFeB35 – SH
11,7-12,1
1,17-1,21
10,8-11,5
860-915
≥20
≥1595
33-35
263-279
≤150
Şekil 1. M36-29G tipi saciçin B-H eğrisi
hibrit hem de tam elektrikli araç
kullanımına uygun olacak şekilde
gerçekleştirilmiştir. Nominal olarak motor gücü 50 kW kabul edilmiştir. Ayrıca araçların dişli
kutuları da göz önüne alındıkları
takdirde, motor nominal devir sayısının, yaklaşık 3000-4000 rpm
aralığında olduğu düşünülebilir.
Tasarımı yapılan motorun, kaput
içine tam olarak sığabileceği öngörülmüştür. Bu nedenle boyut
sınır koşulları, 272 mm dış çaplı
olarak seçilmiştir. Bu giriş bilgileri, elektrik motoru tasarımında
tasarım kriteri olarak dikkate alınmış ve RMxprt yazılımı ile analitik çözüm oluşturulmuştur.
Tasarımda bir diğer önemli nokta,
malzeme seçimidir. Rotor malzemesi olarak paslanmaz çelik; mıknatıs malzemesi olarak da
manyetik yoğunluğu yüksek ve
demagnetizasyonu zor olan
NdFe35 tipi mıknatıs seçilmiştir.
Tablo 1’de mıknatıs özellikleri verilmektedir.
Tasarım parametreleri göz önüne
alınarak seçilen malzemelerle
motor tasarımı yapılmış ve yazılım
çıktısı olarak elde edilen simülasyon sonuçları Tablo 2’de özetlenmiştir.
Tablo 2. Motor
Simülasyon Sonuçları
Kutup Sayısı
Oluk Sayısı
Gerilim
Dış Çap
Motor Uzunluğu
Oluk Doluluk Oranı
Hava Aralığı
Mıknatıs Kalınlığı
Motor Tahmini
Ağırlığı
Akım Yoğunluğu
Toplam Kayıp
Nominal Moment
Nominal Hız
Güç
Verim
8
48
208 V
272 mm
83 mm
%69,4
0,75 mm
6,5 mm
32,5 kg
2,25 A/mm2
3150 W
50,2 Nm
3000 rpm
50 kW
%93,7
ARGE DERGİSİ 23
MAKALE I Otomotiv
Analizler sonucunda elde edilen
motor verim-hız eğrisi Şekil 3’te
sergilenmiştir.
Motor simülasyonu sonucunda,
motorun geniş hız değerleri
arasında, veriminin yüksek
olduğu görülmektedir. Bu
da motorun farklı devirlerinde, bir diğer deyişle
aracın düşük ya da yüksek hızlarında verimli
olacağına işaret etmektedir.
3. Motorun
Maxwell2D ile
Elektromanyetik
Analizi
Şekil 1. Motor sargı şeması.
Motorun sargı şeması Şekil 2’de
görülmektedir.
Rmxprt'te tasarımı ve analitik sonuçları elde edilen motorun, elektromanyetik analizlerinin yapılması için
oluşturulan sonlu elamanlar ağının
(SEA), Maxwell yazılımına akta-
Şekil 3. Analiz sonucu elde edilen motor verim–hız eğrisi.
Şekil 4. Motor 2-B SEA modeli.
24 www.figes.com.tr
rılması gerekmektedir. Maxwell,
düşük frekanslı elektromanyetik
alan simülasyonu için sonlu elemanlar analizleri gerçekleştiren bir
yazılım paketidir. Motor, akümülatör, transformatör ve diğer elektromanyetik yapıların tasarımında
ve analizinde kullanılabilmektedir.
Elektromanyetik analizlerde, motorun simetrik yapısı dikkate alınarak 2 boyutlu (2-B) analizler
gerçekleştirilmiştir.
Rmxprt'te tasarımı ve ilk analizi
yapılan motorun SEA’sı, Maxwell2D yazılımına, Şekil 4’te görüldüğü gibi aktarılmıştır. Rmxprt,
Maxwell'in ihtiyaç duyduğu ayarları ve girdileri en optimum şekilde
aktarmaktadır. Bu çalışmada, ağ
eleman sayısı motorun büyüklüğüne göre seçilmiş; manyetik akının en çok değişim gösterdiği
bölgelerde, ağ eleman sayısı sıklaştırılarak çözümün gerçekçi olması
sağlanmıştır. Elde edilen SEA görüntüsü Şekil 5’te verilmiştir.
Motorun SEA modelinde, 45.525
adet eleman oluşturulmuş ve analizler 26 dakikada tamamlanmıştır. Elektromanyetik analizler,
tam yükte yapılmıştır ve elde edilen motor tork-zaman eğrisi Şekil
6’da; endüklenen gerilim-zaman
eğrisi Şekil 7’de ve sargılardaki
akım-zaman eğrisi Şekil 8’de gösterilmiştir.
Şekil 5. Motor SEA yapısı.
Motor üzerindeki manyetik akı
çizgileri, Şekil 9’da ve manyetik
akı yoğunluğu çizimleri Şekil
10’da sergilenmektedir. Motor
yüklendikçe artan manyetik alan
yoğunluğu motor tam yükte iken
simüle edildiğinden, motor sacında kısmen doyma görülebilmektedir.
Şekil 11’de, sargılar üzerinde oluşan akım yoğunluğu vektörleri incelenmiştir.
Elektromanyetik
analizler sonucunda, kayıp ve ısı
enerjisine dönüşen enerji değerleri, ANSYS Fluent yazılımına
girdi olarak aktarabilmektedir.
4. Fluent ile
Motor Isıl Analizi
Şekil 6. Tork-zaman eğrisi.
Şekil 7. Endüklenen gerilim-zaman eğrisi.
Şekil 8. Sargı uyarması-zaman eğrisi.
Tasarlanan motorun elektromanyetik kayıpları, Maxwell yazılımıyla hesaplanmış ve ısıl
analizlerin gerçekleştirilebilmesi
için, Şekil 12’de görüldüğü gibi,
ısıl analiz modülü olan Fluent’e
aktarılmıştır.
Yukarıda tasarımı ve elektromanyetik analizleri gerçekleştirilen motorun kayıpları nedeniyle oluşan
ısının hesaplanabilmesi için, motorun araç kaputunda olduğu durumu göz önüne almak gerekir. Bu
nedenle kaput içerisindeki elektrik
motorunun konumu dikkate alınarak modelleme yapılmıştır ve motorun araç kaputunu temsilen;
tamamen kapalı, 57 cm x 57 cm
boyutlarında ve 10 mm kalınlığında çelik bir kutu içinde bulunduğu varsayılmıştır. Isıl analizler de
2-B olarak gerçekleştirilmiştir.
Araç kaputunu temsilen kapalı
çelik kutu içine yerleştirilen motor,
Şekil 13'te görülmektedir.
Isıl analizlerde, sınır şartları da bu
doğrultuda belirlenmiş ve elektrik
motorunun kaput içerisindeki termal yönetimine etkisi incelenerek
elektrik motorunun sıcaklık değerleri hesaplanmıştır. Araç dışı ortam
hava sıcaklığı sınır şartı olarak
27°C, h=5 W/m2 K
alınmıştır.
ARGE DERGİSİ 25
MAKALE I Otomotiv
Şekil 9. Manyetik akı çizgileri grafiği.
Şekil 10. Manyetik alan yoğunluğu grafiği.
Analizlerde, havanın parametreleri;
n yoğunluk (density) 1,225 kg/m3,
n spesifik ısınma (specific heat)
1006,43 j/kgK,
n termal iletkenlik (thermal
conductivity) 0,0242 W/mK,
n akışkanlık (viscosity)
1,7894×10-5 kg/ms
olarak alınmıştır. Kaputun yapıldığı malzeme olan çeliğin parametreleri ise
n yoğunluk 8030 kg/m3,
n spesifik ısınma 502,48 j/kgK,
n termal iletkenlik 16,27 W/mK
olarak kabul edilmiştir. Aracın
kaputunun içerisinde sadece elektrik motoru olduğu düşünülerek
26 www.figes.com.tr
hesap yapılmıştır. Kaput içerisinde bulunan elektrik motorunun
hava
akışının
da
hesaplamaya dâhil edilmesi durumunda, motor ve kaput içi hava
ortamında oluşan sıcaklık dağılımları, Fluent yazılımı kullanılarak hesaplanmıştır.
Kapalı bir araç kaputu içinde bulunan motorun ısınacağı ve havalandırma sistemi bulunmaz ise iç
ısının giderek artacağı açıktır. Bu
sorunu gidermek üzere, araç kaputunda hava giriş ve çıkış noktaları
belirlenmiş ve Şekil 14'te görüldüğü gibi, bu noktalardan hava
akışına izin verilerek ısıl analizler
gerçekleştirilmiştir.
Kaput içindeki sıcaklık değişimi,
Şekil-15'te görülmektedir.
Yapılan analizlerde, kaput içindeki sıcaklık değişiminin, hava
giriş aralığı bölgesinde 26°C civarında olduğu ve çıkış aralığı bölgesinde 43°C’ye ulaştığı; hava
akışının sağlandığı ve ortam soğutmasının kaput dışındaki havanın kaput içinde akışını sağlamak
suretiyle gerçekleştirildiği görülmektedir. Isıl değişimin yönü ve
hızı, Şekil 16'da gösterilmiştir.
Araç kaputunda hava giriş (A) ve
hava çıkış (B) noktaları varken
kaput içindeki ısının değişim hızı
Şekil 17'de verilmiştir. Bu sonuçlar Şekil 15 ile karşılaştırıldığında,
Şekil 11. Sargılar üzerindeki
akım yoğunluğu vektörleri.
lığını azaltmada kullanılabileceği
gösterilmiştir. Motorun soğutulması amacıyla kullanılacak etkin
bir havalandırma sistemi, daha
başarılı sonuçların alınmasını sağlayacaktır.
Şekil 12. Maxwell-2D yazılımından Fluent yazılımına
ANSYS Workbench ile veri aktarımı.
5. Sonuçlar
kaput içinde belirli bir hava akışının sağlandığı ve hava akış hızının 0,005 m/sn mertebesine kadar
ulaştığı görülmektedir. Bu senaryoda, hava akışını hızlandırıcı fan
ve benzeri bir araç kullanılmadığı
ve akışın tamamen doğal olarak
oluştuğu dikkate alınmalıdır.
Isıl analizlerde, yalnızca hava aralıkları oluşturmak suretiyle kaput
içinde belirli bir hava akışı sağlanabileceği ve bunun ortam sıcak-
Motor tasarımında, motorun
elektromanyetik analizlerinin yapılması ve hesaplanan elektromanyetik kayıpların neden
olduğu sıcaklık değişimlerini hesaplamak için çoklu fizik tabanlı
analiz yazılımlarından yararlanılmaktadır. Bu makalede, ANSYS
Rmxprt ve Maxwell yazılımlarından yararlanılarak elektrikli araçlarda kullanılan bir elektrik
motoru tasarlanmış ve analizler
Şekil 13. Araç kaputunu temsilen kapalı çelik kutu
içine yerleştirilen motor görüntüsü.
Şekil 14. Araç kaputunda hava akışını sağlayan aralıkların
gösterimi. A noktası: Hava Girişi; B Noktası: Hava Çıkışı.
ARGE DERGİSİ 27
MAKALE I Otomotiv
Şekil 15. Kaput içindeki sıcaklık değişimi.
sonucunda oluşan kayıplar ve
manyetik akı yoğunluklarından
hareketle sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak yapılan elektromanyetik analizden elde edilen
sonuçlar ve hesaplanan kayıplar,
akışkanlar dinamiği çözümü ile de
sıcaklık hesaplamalarına dönüştü-
Şekil 16. Isıl değişim yönü ve hızı.
rülmüştür. Kayıpların neden olduğu sıcaklık ise ANSYS Fluent
yazılımına doğrudan aktarılmış ve
motorun içinde bulunduğu kaputun havalandırma aralıkları olduğu ve olmadığı durumlardaki
sıcaklık analizleri gerçekleştirilmiştir.
Şekil 17. Araç kaputundaki hava aralıkları nedeniyle
ısının değişim hızı.
28 www.figes.com.tr
Kaynaklar:
[1] M.S.Mökükcü, E.Beyazoğlu,
D.Bölükbaş, "Ortalama bir
elektrikli aracın tahrik sistemi
motor tasarımı, elektromanyetik
ve ısıl analizi", OTEKON'14,
7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi,
26 – 27 Mayıs 2014, BURSA