Tekerlek içi elektrik motoru kullanan elektrikli araçlar için sürüş konforunun parametrik analizi ve iyileştirilmesi



Benzer belgeler
Tekerlek İçi Anahtarlamalı Relüktans Motoruyla Tahrik Edilen Elektrikli Aracın Yol Tutuş ve Konfor Analizi

AKTİF SÜSPANSİYONLU ÇEYREK TAŞIT MODELİNİN İVME GERİBESLEMELİ KONTROLÜ

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 1) SÜSPANSİYON SİSTEMLERİNİN PID İLE KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör. Sertaç SAVAŞ

ZİNCİR YAPILI KÜTLE YAY SÖNÜMLEYİCİLİ SİSTEMLER İLE SÜRÜŞ KONFORUNUN ARTTIRILMASI

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi TÜRKİYE 10. ENERJİ KONGRESİ ULAŞTIRMA SEKTÖRÜNÜN ENERJİ TALEBİNİN MODELLENMESİ VE SÜRDÜRÜLEBİLİR POLİTİKALAR

TİCARİ ARAÇ GELİŞTİRME PROJESİ KAPSAMINDA DİNAMİK MODELİN TESTLER İLE DOĞRULANMASI

YORULMA ANALİZLERİNDE ARAÇ DİNAMİĞİ MODELLERİNİN KULLANIMI

BÖLÜM 4 TEK SERBESTLİK DERECELİ SİSTEMLERİN HARMONİK OLARAK ZORLANMIŞ TİTREŞİMİ

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

DİNAMİK - 7. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

RÜZGAR ENERJİSİ. Cihan DÜNDAR. Tel: Faks :

Sistem Dinamiği. Bölüm 9- Frekans Domeninde Sistem Analizi. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

PALETLİ ARAÇLARDA SÜSPANSİYON SİSTEMİ ELEMANLARININ ARAÇ KONFORUNA ETKİSİ

Enerji Dışı İthalatımızın Petrol Fiyatları ile İlişkisi

TÜRKIYE NİN MEVCUT ENERJİ DURUMU

İNSANSIZ HAVA ARACI PERVANELERİNİN TASARIM, ANALİZ VE TEST YETENEKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ

MAK 4004 BİTİRME ÖDEVİ DERSİ PROJE ÖNERİSİ

LÜLEBURGAZDAKİ BİNA DIŞ DUVARLARI İÇİN OPTİMUM YALITIM KALINLIĞININ BELİRLENMESİ VE MALİYET ANALİZİ

MEKANİK TİTREŞİMLER ve İZOLASYONU (Teorik Açıklamalar ve Uygulamalar)

ARAÇ DİNAMİĞİ, MODELLEME VE KONTROL ARAŞTIRMALARI

Doç. Dr. Mehmet Azmi AKTACİR HARRAN ÜNİVERSİTESİ GAP-YENEV MERKEZİ OSMANBEY KAMPÜSÜ ŞANLIURFA. Yenilenebilir Enerji Kaynakları

Musa DEMİRCİ. KTO Karatay Üniversitesi. Konya

MM 409 MatLAB-Simulink e GİRİŞ

PİEZOELEKTRİK YAMALARIN AKILLI BİR KİRİŞİN TİTREŞİM ÖZELLİKLERİNİN BULUNMASINDA ALGILAYICI OLARAK KULLANILMASI ABSTRACT

HAFİF TİCARİ KAMYONETİN DEVRİLME KONTROLÜNDE FARKLI KONTROLÖR UYGULAMALARI

TESTBOX Serisi Cihazlar ile Tarihi Bir Yapıda Kablosuz Yapısal Sağlık Takibi

DİNAMİK - 2. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Küçük ve Mikro Ölçekli Enerji Yatırımları için Hibrit Enerji Modeli

ELEKTRİKLİ ARAÇLARIN VE YAKIT ETKİNLİK POLİTİKALARININ PETROL FİYATLARINA ETKİSİ

TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLERDE GERİBESLEME

Optik Filtrelerde Performans Analizi Performance Analysis of the Optical Filters

GERİ KAZANIMLI FREN SİSTEMİ "REGENERATIVE ENERGY" REGEN ENERGY REJENERATİF ENERJİ

RÜZGAR TÜRBİNİ KANAT BAĞLANTI NOKTALARINDA ŞEKİL HAFIZALI ALAŞIMLARIN KULLANILMASI

Enerji Yönetim Sistemleri

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

Kişilik, enerjiyi yönetebilme ve verimli kullanabilme kabiliyetinin bir göstergesidir. (A. Midilli)

YAPI ZEMİN ETKİLEŞİMİ. Yrd. Doç. Dr Mehmet Alpaslan KÖROĞLU

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Direnç(330Ω), bobin(1mh), sığa(100nf), fonksiyon generatör, multimetre, breadboard, osiloskop. Teorik Bilgi

KÖPRÜ SARSMA DENEYLERİYLE ARAÇLARIN KÖPRÜ DEPREM DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ

DİNAMİK - 1. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

YÜZÜNCÜ YIL ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ANALOG ELEKTRONİK DENEY RAPORU

Taşıt Aktif Süspansiyon Sistemlerinin Adaptif Kontrolü

Toruk Grup Elektrikli Araba Projesi Proje Sunumu

Optik Modülatörlerin Analizi ve Uygulamaları Analysis of the Optical Modulators and Applications

Deniz ERSOY Elektrik Yük. Müh.

Öğrenim Kazanımları Bu programı başarı ile tamamlayan öğrenci;

GELİR VE YAŞAM KOŞULLARI ARAŞTIRMASI. Son Güncelleme

Sönümleme Seviyesindeki Artışın ABS Performansına Etkilerinin Kritik Yol Şartlarında İncelenmesi

Bölüm 12 İşlemsel Yükselteç Uygulamaları

MD9 electricity ELEKTİRİKLİ OTOBÜS PROJESİ

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

Eksen Mühendislik, 2010 SONLU ELEMANLAR İLE SHOCK RESPONSE SPECTRUM ANALİZİ YAPILMASI

Kritik Yol Şartlarında Lastik Basıncı Değişimlerinin ABS Performansına Etkilerinin Deneysel Analizi

ALÜMİNYUM T6 ISIL İŞLEMİ İÇİN GELİŞTİRİLEN SEPET TASARIMI İLE ZAMAN VE ENERJİ TASARRUFU SAĞLANMASI

Şekil 1. Geri beslemeli yükselteçlerin genel yapısı

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL HABERLEŞME SİSTEMLERİ TEORİK VE UYGULAMA LABORATUVARI 3.

«Jant Kolu Arkası Boşluğunun Parametrik Tasarımı ve Optimizasyonu» «Parametric Modelling and Optimization Of The Spoke Back Side Cavity»

TĠCARĠ ARAÇ GELĠġTĠRME PROJESĠ KAPSAMINDA DĠNAMĠK MODELĠN TESTLER ĠLE DOĞRULANMASI

DİNAMİK Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

İTME ANALİZİ KULLANILARAK YÜKSEK RİSKLİ DEPREM BÖLGESİNDEKİ BİR PREFABRİK YAPININ SİSMİK KAPASİTESİNİN İNCELENMESİ

İÇİNDEKİLER. Bölüm 1 GİRİŞ

İleri Diferansiyel Denklemler

Yatay Katmanlı Topraklarda Katman Fiziksel Özelliklerinin Toprak Sıcaklığına Etkisi

AKIġKAN PARTĠKÜLLERĠNĠN KĠNEMATĠĞĠ

İstatistik ve Olasılık

tepav Nisan2011 N DEĞERLENDİRMENOTU 2008 Krizinin Kadın ve Erkek İşgücüne Etkileri Türkiye Ekonomi Politikaları Araştırma Vakfı

Otomotiv Mühendisliğinde Mekatronik (MECE 451) Ders Detayları

Entropi tünelinden çıkmanın tek yolu ekserji iksirini içmektir! (A. Midilli)

YAYLANMANIN TEMEL ESASLARI. Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 1

VANTİLATÖR DENEYİ. Pitot tüpü ile hız ve debi ölçümü; Vantilatör karakteristiklerinin devir sayısına göre değişimlerinin belirlenmesi

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

Öğrenim Kazanımları Bu programı başarı ile tamamlayan öğrenci;

Bölüm 2. Bir boyutta hareket


MATLAB/Simulink ile Sistem Modellemesine Giriş

H(s) B(s) V (s) Yer Kök Eğrileri. Şekil13. V s R s = K H s. B s =1için. 1 K H s

Kontrol Sistemlerinin Analizi

1. DENEY ADI: Rezonans Deneyi. analitik olarak bulmak denir. Serbestlik Derecesi: Genlik: Periyot: Frekans: Harmonik Hareket:

G( q ) yer çekimi matrisi;

Sistem Dinamiği. Bölüm 2- Dinamik Cevap ve Laplace Dönüşümü. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

ANALOG FİLTRELEME DENEYİ

Bulanık Mantık Tabanlı Uçak Modeli Tespiti

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UYGULAMALI MÜHENDİSLİK MODELLEMESİ

Sistem Dinamiği. Bölüm 4-Mekanik Sistemlerde Yay ve Sönüm Elemanı. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

SPATIAL STATISTICAL ANALYSIS OF THE EFFECTS OF URBAN FORM INDICATORS ON ROAD-TRAFFIC NOISE EXPOSURE OF A CITY IN SOUTH KOREA

Banka Kredileri ve Büyüme İlişkisi

Karadeniz Teknik Üniversitesi

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

MAK 4026 SES ve GÜRÜLTÜ KONTROLÜ. 11. Hafta Pasif Gürültü Kontrolü

ENDÜSTRİYEL BİR TESİSTE DİNAMİK KOMPANZASYON UYGULAMASI

RADYATÖR ARKALARINA YERLEŞTİRİLEN YANSITICI YÜZEYLERİN RADYATÖR ETKİNLİĞİNE ETKİSİ

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Transkript:

Tekerlek içi elektrik motoru kullanan elektrikli araçlar için sürüş konforunun parametrik analizi ve iyileştirilmesi A.C. Afatsun S. Solmaz S.Ç. Başlamışlı Gediz Üniversitesi Gediz Üniversitesi Hacettepe Üniversitesi İzmir İzmir Ankara Özet Bu çalışmada tekerlek içi motorlor kullanan hibrit ve/veya elektrikli araçlarda sönümlenmemiş kütlenin artışından kaynaklanan etkiler incelenmiştir. Bu amaç doğrultusunda problem bir çeyreaşıt süspansiyon modeline indirgenmiş ve sönümlenmemiş kütle artışının sürüş konforuna ve yol tutuşu kabiliyetine etkileri incelenmiştir. Artan kütlenin ektileri frekans uzayında incelenmiş ve ISO 263 standartına göre sürüş konforu seviyesindeki değişimi gözlemlemek için zaman uzayında ISO 8608 standartına göre oluşturulmuş bir yol profili girdisi kullanılarak analizler yapılmıştır. Elde edilen veriler kullanılarak artan sönümlenmimiş kütlenin ektilerini telafi etmek amacıyla süspansiyon ve lastik parametrelerinde değişiklik yapılması yönünde bir çözüm önerilmiştir. Anahtar kelimeler: Sürüş konforu, tekerlek içi motorlar Abstract In this paper we study the effects of increased unsprung mass that result from the use of in-wheel electric motors used in hybrid and/or electric drivetrains. For this purpose we reduce the problem to the analysis of the quarter car suspension model to assess how increasing unsprung mass affects the ride comfort and road holding. In order to see the change in the ride comfort level according to ISO 263 the analysis was done in time domain using random road profile inputs generated according to ISO 8608. Finally we suggest empirical solutions regarding modified suspension and tire parameters to compensate the detrimental effects of increased unsprung mass. Keywords: Ride comfort, hub-motors I. Introduction Günlık yaşantımızda kullandığımız enerjinin büyük bir kısmını fosil yakıtlardan sağlamaktayız. Uluslararası Enerji Ajansı nın (ing. International Energy Agency) istatistiklerine göre dünyanın enerji rezervinin 8.6% i fosil yakıttır (32.5% i petrol, 28.8% i kömür, 2.3 ü doğal gaz)[, p. 6]. Hızla artan küresel nüfus ve buna bağlı olarak artan enerji ihtiyacı bugün burun buruna olduğumuz enerji krizlerine yol açmaktadır. Kısıtlı fosil yakıt rezervleri de artan ihtiyacı karşılayamamaktadır. Ayrıca fosil yakıtlara bu kadar yüklenilmesi de küresel ısınmanın en başta gelen ne- acanafatsun@gmail.com selim.solmaz@gediz.edu.tr scaglarb@hacettepe.edu.tr denlerinden kabul edilmektedir [, p. 44][2]. Otomobiller petrol türevi yakıtların en önde gelen tüketicilerindendir. İstatistiklere göre yılında A.B.D. de tüketilen petrolün 7% i ulaşım sektöründe kullanılmıştır[3]. Petrolün kısıtlı miktarlarda bulunması ve çıkartılmamış rezervlerin de miktarının belirsiz olması nedeniyle son on yılda petrol fiyatları hızlı bir şekilde artmıştır. İstatistikler incelendiğinde son on yılda petrol fiyatlarında 4-5 kata kadar artış görülmektedir[4, p. 5]. Bu veriler otomotiv sektöründe bir değişim işareti olarak görülmüş ve hibrit/elektrikli otomobillerin seri üretimine başlanmasına neden olmuştur. Bu nedenle elektrikli taşıtlar için güç aktarım sistemleri ihtiyacı açığa çıkmış ve beraberinde mühendisler tarafından cevapanması gereken sorular getirmiştir. Konuyla alakalı sorulardan biri de elektrik motorlarının güç aktarım sistemine nasıl entegre edileceğidir. Elektrik motorları içten yanmalı motorlardan çok daha verimlidir ve bu nedenle daha kompakt bir yapıdadır. Bir otomobil tekerine sığacak kadar küçük boyutlarda üretilebilirler. Bu tip motorlara jant-içi motorlar adı verilir ve sönümlenmiş kütlenin azaltılması, toplam ağırlık merkezi konumunun alçaltılması, içten yanmalı motorun kaldırılmasıyla yer kazanılması gibi bazı avantajları vardır. Ancaekerlerin ağırlığının artmasının bazı istenmeyen yan etkileri vardır. Genel olarak, sönümlenmemiş kütlenin artması sürüş konforunun azalması anlamına gelmektedir[5]. Bu çalışmada hibrit veya elektrikli taşıtlarda jant-içi motorların kullanımından kaynaklanan sönümlenmemiş kütle artışının taşıt dinamiğine etkileri incelenmiştir. Bu amaç doğrultusunda problem bir çeyreaşıt süspansiyon modeli boyutuna indirgenmiştir. Öncelikle frekans uzayında süspansiyon ve lastik parametreleri değiştirilerek sönümlenmemiş kütle artışının etkileri tolere edilmeye çalışılmıştır. Ardından ISO 263[6] sürüş konforu standartına göre analizler yapılmış ve zaman uzayında da ISO 8608[7] standartına göre oluşturulan yol profili girdilerinde etkiler gözlemlenerek giderilmeye çalışılmıştır. Elde edilen veriler ışığında süspansiyon ve lastik parametrelerini değiştirme yoluyla sönümlenmemiş kütle artışının yan etkilerinin giderilmesi için bir empirik çözüm önerilmiştir. Çalışma, üç bölüm halinde düzenlenmiştir. Birinci bölümde çeyreaşıt modeli frekans uzayında incelenmiş ve dikey ivme, süspansiyon genliği ve lastik deformasy-

onu bode eğrileri yorumlanmıştır. Ardından süspansiyonlar için hem sürüş konforunu hem de yol tutuşunu iyileştirecek optimum bir sönümleme katsayısı bulunmaya çalışılmıştır. Son olarak analizler ISO 263 standartına göre yapılarak farklı çözüm yöntemleri önerilmiştir. H st = X s X u Y = m s s 2 Φ (4) II. Çeyrek Taşıt Modeli ve İlgili Denklemeler H td = X u Y Y = m sm u s 4 (c s m s + c s m u )s 3 ( m s + m u )s 2 Φ (5) Burada; Φ = m s m u s 4 + (c s m s + c s m u )s 3 + ( m s + m s + m u )s 2 + c s s + Bu fonksiyonlar sırasıyla yol profili ile sönümlenmiş kütlenin dikey ivmesi, süspansiyon genliği ve lastik deformasyonu arasınadaki transfer fonksiyonlarıdır[0, p. 43]. Şekil. Analizlerde kullanılan çeyreaşıt modeli. Analizler için kullanılan çeyreaşıt modeli (ÇTM) şekil de gösterilmiştir. Kullanılan başlangıç parametreleri şöyledir: m s = 250 kg, m u = 45 kg, = 6000 N / m, c s = 000 Ns / m, k u = 60000 N / m [8, p. 297]. Burada; m s : sönümlenmiş kütle m u : sönümlenmemiş kütle : süspansiyon yayı sertliği : süspansiyonun sönümleme katsayısı c s k u : lastiertliği Analizlerde belli parametrelerin değişiminin ÇTM nin tepkilerinde yarattığı değişiklikler gözlemlenmiştir. Simülasyonlarda kullanılan hareket denklemleri şöyledir; m s x s = (x s x u ) c s ( x s x u ) () m u x u = (x s x u ) + c s ( x s x u ) k u (x u y) (2) Bu denklemlerde; x s : sönümlenmiş kütlenin konumu x s : sönümlenmiş kütlenin hızı x s : sönümlenmiş kütlenin ivmesi x u : sönümlenmemiş kütlenin konumu x u : sönümlenmemiş kütlenin hızı x u : sönümlenmemiş kütlenin ivmesi y : yol profilinin anlık yüksekliği ÇTM üzerine daha fazla bilgi için bkz. [9, p. 93]. Bu hareket denklemleri kullanılaraüretilen transfer fonksiyonları ise şöyledir; H sma = s2 X s Y = c s s 3 + s 2 Φ (3) III. Frekans Uzayındaki Analizler Bu kısımda süspansiyon ve lastik parametrelerindeki değişimlerin (3), (4) ve (5) te verilen transfer fonksiyonları kullanılarak elde edilen bode eğrileri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Şekillerde noktalı çizgiler modifiye edilmemiş ÇTM nin durumunu göstermektedir (parametrelerin kullanılan nümerik değerleri II nolu kısımda verilmişir). Diğer eğrilerde sönümlenmemiş kütle 45 kg dan 60 kg a çıkarılmış ve diğer değişen parametreler de lejandda belirtilmiştir. A. ÇTM Parametrelerinin Sönümlenmiş Kütle İvmesi Üzerindeki Etkileri Sprung mass acceleration ratio (abs) 0 3 0 2 =8 kn/m =6 kn/m =32 kn/m Şekil 2. Süspansiyon sertliğindeki değişimin sönümlenmiş kütle ivmesi 2, 3 ve 4 nolu şekiller süspansiyon ve lastik parametrelerindeki değişimlerin sönümlenmiş kütle ivmesi üzerindeki etkilerini göstermektedir. Görüldüğü gibi sönümlenmemiş kütledeki artış ikinci doğal frekansı düşürmektedir. Bu da sistemin daha düşük frekanslı girdilerde rezonansa girmesi demektir. 2

0 3 Sprung mass acceleration ratio (abs) 0 2 c= Ns/m c=000 Ns/m c=00 Ns/m Magnitude (abs) 0 0 0 =8 kn/m =6 kn/m =32 kn/m Şekil 3. Süspansiyonun sönümleme katsayısındaki değişimin sönümlenmiş kütle ivmesi Şekil 5. Süspansiyon sertliğindeki değişimin süspansiyon genliği 0 3 Sprung mass acceleration ratio (abs) 0 2 =80 kn/m k =60 kn/m t =3 kn/m Suspension travel ratio (abs) 0 0 c= Ns/m c=000 Ns/m c=00 Ns/m Şekil 4. Lastiertliğindeki değişimin sönümlenmiş kütle ivmesi Şekil 6. Süspansiyonun sönümleme katsayısındaki değişimin süspansiyon genliği Bode eğrilerinde görüldüğü üzere süspansiyonun sertliğini ve sönümleme katsayısını değiştirmenin ikinci doğal frekans üzerinde hemen hemen hiçbir etkisi yoktur. Lastik sertliğinin artırılması ise düşen ikinci doğal frekansı tekrar artırmakta, ancak yan etki olarak aktarım oranını da artırmaktadır. Bu da bu frekanslarda sürüş konforunun daha da kötüleşeceği anlamına gelmektedir. Bu yüzden süpansiyon veya lastik parametrelerinin değiştirilereürüş konforunun eski haline getirilemeyeceği söylenebilir. B. ÇTM Parametrelerinin Süspansiyon Genliği Üzerindeki Etkileri 5, 6 ve 7 nolu şekillerde süspansiyon ve lastik parametrelerindeki değişimin süspansiyon genliği üzerindeki etk- ileri gözlemlenmiştir. Eğrilerde görüldüğü gibi artan sönümlenmemiş kütle ile süspansiyon genliği için ikinci doğal frekans azalmakta ve o frekanstaki aktarım oranı da artmaktadır. Şekil 5 gösteriyor ki süspansiyon sertliğindeki değişimin ikinci doğal frekans veya o frekanstaki aktarım oranı üzerinde neredeyse hiçbir etkisi olmadığından, süspansiyon yayı sertliğindeki değişimler durumu iyileştirememektedir. Şekil 6 te ise süspansiyonun sönümleme katsayısındaki artışın aktarım oranını ciddi şekilde düşürdüğü görülmektedir. Son olarak lastiertliğindeki değişimlerin ektilerine bakıldığında (şekil 6), yumuşak lastik kullanmanın yine aktarım oranını düşereceği sonucu çıkarılır. Özetlemek gerekirse, süspansiyonun sönümleme kat- 3

0 Suspension travel ratio (abs) 0 0 0 =80 kn/m =60 kn/m =3 kn/m Tire deflection ratio (abs) 0 0 0 0 2 c= Ns/m c=000 Ns/m c=00 Ns/m Şekil 7. etkisi Lastiertliğindeki değişimin süspansiyon genliği üzerindeki Şekil 9. Süspansiyonun sönümleme katsayısındaki değişimin lastik deformasyonu sayısının artırılması ve lastiklerin yumuşatılmasının süspansiyon genliğini azalttığı, bu sayede süspansiyonların daha dar bir alanda barındırılabileceği çıkarımı yapılabilir. C. ÇTM Parametrelerinin Lastik Deformasyonu Üzerindeki Etkileri 0 Tire deflection ratio (abs) 0 0 0 0 Tire deflection ratio (abs) 0 0 0 0 2 =8 kn/m =6 kn/m =32 kn/m Şekil 8. Süspansiyon sertliğindeki değişimin lastik deformasyonu Bu kısımdaki üç şekil (8, 9 and 0) lastik deformasyonu oranı için bode eğrileridir. Lastik deformasyonu taşıtların yol tutuşu karakteristiğini yansıtan bir ölçüttür. Lastik ne kadar deforme olursa, yani yük altında ne kadar sıkışıtırsa geri açıldığında yol bağlantısının kesilme ihtimali de o kadar yüksek olur. Bode eğrilerine dönüldüğünde sönümlenmemiş kütledeki 0 2 =80 kn/m =60 kn/m =3 kn/m Şekil 0. Lastiertliğindeki değişimin lastik deformasyonu üzerindeki etkisi artışın ikinci doğal frekans civarında lastik deformasyonunu artırdığı görülmektedir. Süspansiyon yayı sertliğinin artırılması ikinci doğal frekanstaki aktarım oranını bir miktar düşürse de, birinci doğal frekansta büyük oranda artırmaktadır. Süspansiyonun sönümleme katsayısındaki artışın her iki doğal frekansta da aktarım oranını düşürdüğü görülmektedir. Ancak iki doğal frekans arasında kalan bölgede artışa sebep olduğundan sönümleme katsayısı için genel yol tutuşunu kötü etkilemeyecek şekilde bir optimum nokta bulunmalıdır. Son olarak şekil 0 e bakıldığında düşük frekanslarda deformasyonların sert lastik kullanımıyla düştüğü görülmektedir. Ancak zaten lastiertliği arttığı için daha az deforme 4

olsa bile ortaya çıkan kuvvet değişmez. Bu yüzden bu bir iyileştirme sayılamaz. Yüksek frekanslarda ise lastiğin sertleşmesiyle aktarım oranı da artmakta, bu yüzden yol tutuşu büyük oranda kötüleşmektedir..4.35.3 D. Optimizasyon eğrisi J rh, road holding criteria : J rc = C(F rc,0,) C(F re f rc,0,) J rh = C(F rh,0,30) C(F re f rh,0,30) Burada F rc ve F rh modifiye edilen sistemin farklı sönümleme katsayıları ile frekans tepkisi kazançlarıdır. Frc re f ve F re f rh ise aynı parametrelerin referans modeldeki karşılıklarıdır. Sürüş konforu 0- Hz frekansın aralığında; Yol tutuşu ise 0-30 Hz frekansın aralığında incelenmiştir. C : R R R R fonksiyonunun tanımı şöyledir; f C(x, f, f ) = x( f ) 2 d f f Bu yöntem başlangıç parametreleri II nolu kısımda verilen ve sönümlenmemiş kütlesi 60 kg a çıkartılan araca uygulandığında şekil elde edilir. Bu eğride sönümlenmemiş kütle 45 ten 60 kg a çıkarıldığında sürüş konforunun da yol tutuşunun da etkilenmemesi için sönümleme katsayısının 80 Ns/m ye çıkarılması gerektiği görülmektedir. Yine eğride görüldüğü Comfort.25.2 Bu noktaya kadar incelenen dokuz bode eğrisi değerlendirildiğinde daha yumuşaüspansiyon yayı ve daha yumuşak lastik.5 kullanmanın incelenen performans kriterlerini genel anlamda iyileştireceği söylenebilir. Ancaüspansiyonun..05 X: 0.995 Y: 0.9936 sönümleme katsayısı söz konusu olduğunda hem konforu c = 80 Ns/m hem de yol tutuşunu iyi seviyede tutacak bir optimum nokta gerekmektedir. Bu amaçla konfor ve yol tutuşu için bir optimizasyon eğrisi çizilebilir []. 0.95 0.9 Bu çalışmada optimizasyon eğrisi parametreleri değiştirilmiş 0 2 3 4 5 6 7 Road holding modelin bode eğrisinin altında kalan alan, modifiye edilmemiş referans modelin bode eğrisinin altında kalan Şekil. Sürüş konforu ve yol tutuşu arasındaki optimizasyon eğrisi alana bölünmüştür. Eğer oran den büyükse, referans modelin modifiye edilmiş modelden daha iyi olduğu söylenebilir. den küçük olduğunda ise parametrelerde gibi performans metriklerinden biri, diğerinden taviz verilerek daha da iyileştirilebilir. Ancaönümleme kat- yapılan değişkliğin incelenen durumu iyileştirdiği sonucu çıkarılabilir. Bu yöntemi matematiksel olarak şöyle ifade edebiliriz; J rc, ride com f ort criteria : sayısında yapılan bir değişikliğin yol tutuşu sürüş konforundan daha belirgin olduğundan, sürüş konforunda verilecek küçüavizlerle yol tutuşu daha büyük oranda iyileştirilebilir. IV. ISO 263 Ride Comfort Analysis Bu kısımda çeyreaşıt modeli ISO 263 standartına göre analiz edilmiştir. Bu amaç doğrultusunda denklem 3 te verilen transfer fonksiyonu kullanılarak yol profili boyunca sönümlenmiş kütle dikey ivmesi hesaplanmıştır. Daha sonra bu ivme sinyali Zuo ve Nayfeh [2] tarafından önerilen metod kullanılarak ISO 263 e uygun olacak şekilde ağırlıklandırılmıştır. En son elde edilen sinyalin karekök ortalaması ISO 263 e göre sürüş konforu indeksini vermektedir. Sürüş konforu ne kadar düşük olursa aracın o kadar konforlu bir sürüş sağladığı anlamına gelir. Bu analizde kullanılan yol profili girdisi ISO 8608 standartına göre oluşturulmuş ve şekil 2 te gösterilmiştir. II nolu kısımda verilen parametrelerle sürüş konforu ölçüldüğünde indeks 0.859 çıkmaktadır. Sönümlenmemiş kütle 60 kg a çıkarıldığında, indeks de 0.8522 e yükselmiştir. Ardından analizler farklı sönümleme katsayısı ve yay sertliği değerleri için tekrarlanmış; her yeni parametre seti için bulunan konfor indeksi referans modelin konfor indeksine bölünerek bağıl konfor indeksi bulunmuştur. Bulunan değerler şekil 3 te bir yüzey grafiği şeklinde gösterilmiştir. Konfor seviyesindeki bozulmanın giderilmesi için bağıl konfor indeksinin e eşit veya den küçük olması gerekmektedir. Şekil 3 te görüldüğü üzere, hem sönümleme katsayısı hem de yay sertliği düşürülerek konfor seviyesi düzeltilebilmektedir. Hangisinde değişiklik yapılacağı tercihe bağlıdır. Ancak yol tutuşu üzerindeki etkilerin de 5

4 3 3.5 Road altitude (cm) 2 0 Relative Road Holding Index 3 2.5 2.5 2 30 3 25 0 4 0 50 00 50 0 Time (s) 5 0 000 Şekil 2. Yol profili girdisi. Şekil 4. Bağıl yol tutuşu yüzeyi. 3.2 Relative Comfort Index 2.5 2.5 0.5 30 25 5 0 X: 868. Y: 6.02 Z: X: 000 Y: 0.28 Z: 000 0 Relative Comfort Index. 0.9 0.8 0.7 8 6 4 2 0 600 700 X: 950 Y: 3 Z: 0.9996 800 900 000 00 Şekil 3. Birinci parametre seti için bağıl konfor indeksi yüzeyi. Şekil 5. Şekil 3 in yeniden boyutlandırılmış hali. düşünülmesi bu tercihte belirleyici olmalıdır. Şekil 4 sönümleme katsayısının düşürülmesiyle yol tutuşunun üstel olarak bozulduğunu göstermektedir. Bu bilgi ışığında sönümleme katsayının mümkün olduğunca düşürülmemesi gerektiği sonucu çıkarılabilir. Ancaürüş konforunu iyileştirmek için süspansiyon yaylarının fazla yumuşatılması da yunuslama ve devrilme hareketlerini kötü etkileyebilir. Bu etkilerin incelenmesi bu çalışmanın kapsamında değildir. Şekil 5 te bozulan sürüş konforunun sönümleme katsayısını 5%, yay sertliğini de 9% azaltarak düzeltilebileceği görülmektedir. Bu yaklaşım ikinci bir parametre setiyle denenebilir. Yeni setteki parametrelerin nümerik değerleri m s = 350 kg, m u = 50 kg, = 200 N / m, c s = 0 Ns / m, k u = 90000 N / m olarak belirlenmiştir. Bu değerlerle konfor indeksi 0.7059 olarak bulunmuştur. Bozulmanın incelenmesi için sönümlenmemiş kütle 70 kg a çıkarılmış ve aşağıdaki yüzey elde edilmiştir; Şekil 6 benzer bir yaklaşımla bu set için de durumun düzeltilebileceğini göstermektedir. Sönümleme katsayısındaki 4% lük ve yay sertliğinde 4% lük bir düşüşle sönümlenmemiş kütle 70 kg a çıktığında bile referans modelle aynı konfor seviyesi elde edilebilir. Bu yaklaşım son bir parametre setiyle daha denenmiştir: m s = 300 kg, m u = 60 kg, = 000 N / m, c s = 800 Ns / m, k u = 90000 N / m. Bu değerler konfor indeksi 0.7460 olarak hesaplanmış, ardından m u 75 kg a çıkarılarak aşağıdaki yüzey buşunmuştur; Bu son set için de sönümleme katsayısı 6.25%, yay 6

Relative Comfort Index.3.2. 0.9 0.8 0.7 30 25 5 0 X: 00 Y: 9 Z: 000 Şekil 6. İkinci parametre seti için bağıl konfor indeksi yüzeyi. Relative Comfort Index.3.2. 0.9 0.8 0.7 30 25 5 0 X: 750 Y: 8 Z: 0.9977 000 Şekil 7. Üçüncü parametre seti için bağıl konfor indeksi yüzeyi. sertliği de 0% azaltılarak konfor seviyesi eski haline getirilebilmiştir. V. Sonuçlar Bu çalışmada yapılan analizler iki ana kısımda ele alınabilir. İlk kısımda frekans uzayında analizler yapılmış ve belli parametrelerin değiştirilmesiyle ÇTM nin bazı tepkilerinin iyileştirilebileceği görülmüştür. Özetlemek gerekirse düşük frekanslarda yay sertliğinin düşürülmesinin incelenen üç kriter için de iyi olduğu söylenebilir. Yüksek frekanslarda ise yay sabiti hemen hemen hiçbir değişikliğe neden olmamaktadır. Sönümleme katsayısı süspansiyon genliğini düşürmek için mümkün olduğu kadar artırılmalıdır. Ancak fazla artırılması doğal frekanslar arasında kalan bölgede konforu ve yol tutuşunu kötüleştirdiğinden sönümleme katsayısı için bir optimum nokta bulunması gerekmektedir. Lastiertliğine gelince, yumuşak lastik kullanılmasının yüksek frekanslarda üç kriter için de iyi olduğu görülmüşütür. Ancak yumuşak lastiklerin yakıt tüketimini artırmak gibi yan etkileri olabileceğinden, lastikteki değişiklikler de dikkatli yapılmalıdır. Analizlerin ikinci kısmında ise sürüş konforundaki sönümlenmemiş kütledeki artıştan kaynaklanan bozulmanın sönümleme katsayısı veya yay sabitini düşürerek düzeltilebileceği görülmüştür. Bu çalışmada ikisinin birden düşürülmesi önerilmiştir. Ancak III-D ve IV nolu kısımlarda yol tutuşunun, yani güvenliğin kötü etkilenmemesi için sönümleme katsayısının düşürülmemesi gerektiği görüldüğünden bu düşün büyük oranda yay sertliğinde yapılmalıdır. Takriben, sönümleme katsayında 5% ve yay sertliğinde de 0-% arası bir düşüşle konfor seviyesie eski haline getirilebilir. VI. İlgili çalışmalar Jant-içi motorların taşıt dinamiklerine etkileri literatürde çokça incelenen bir konu olduğundan bu konuda yapılmış diğer kaydadeğer çalışmalardan bahsedilebilir. Örneğin, yılında Lotus Engineering tarafından Cambridge Üniversitesi nde yapılan bir sunumda jant-içi motorların sürüş konforuna etkileri bir çok açıdan değerlendirilmiş ve bazı açılarda iyileştirme sağlamak adına daha sert süspansiyonlar kullanılmıştır [3]. Ayrıca konu üzerine 0 yılında R. Vos tarafıdan Eindhoven University of Technology de yazılmış oldukça detaylı bir yüksek lisans tezi de mevcuttur [4]. Bahsedilen tezde, bu çalışmada da ortaya konulduğu gibi, jant-içi motorlar kullanıldığında yol tutuşunun sürüş konforundan daha çok etkilendiği sonucuna varılmıştır. Yazar ayrıca süspansiyon parametrelerinin pasif olarak değiştirilmesinin jant-içi motorların istenmeyen yan etkilerini yeteri kadar etkili gideremediğini belirtmiştir. Teşekkür Bu çalışma TUBITAK tarafıdan 3M070 koduyla bütçelendirilen proje kapsamında Gediz Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü ve Hacettepe Üniversitesi Otomotiv Mühendisliği Bölümü nün imkanları kullanılarak yapılmıştır. Yazarlar adı geçen kurumlara destekleri için teşekkürü bir borç bilir. Kaynakça [] Key World Energy Statistics IEA.org. http://www.iea.org/publications/freepublications/publication /Key- World3.pdf Erişim tarihi: 08.08.4 [2] Causes of Global Warming Conserve-Energy-Future.com. http://www.conserve-energy-future.com/globalwarmingcauses.php Erişim tarihi: 08.08.4 [3] Primary Energy Consumption by Source and Sector, U.S. Energy Information Administration - EIA.gov. http://www.eia.gov/totalenergy/data/annual/pdf/sec2 3.pdf Erişim tarihi: 08.08.4 7

[4] BP Statistical Review of World Energy - June 4 BP Global - BP.com. http://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/energyeconomics/statistical-review-4/bp-statistical-review-of-worldenergy-4-full-report.pdf Erişim tarihi: 08.08.4 [5] Anderson M., Harty D. Unsprung Mass with In-Wheel Motors - Myths and Realities. AVEC 0, 0th International Symposium on Advance Vehicle Control, Loughborough, England, 0. [6] ISO 263-:997 Mechanical vibration and shock Evaluation of human exposure to whole-body vibration Part : General requirements ISO.org. https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:263:-:ed- 2:v:en Erişim tarihi: 3.07.4 [7] ISO 8608:995 Mechanical vibration Road surface profiles Reporting of measured data ISO.org. https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:8608:ed-:v:en Erişim tarihi: 3.07.4 [8] Rajamani, Rajesh. Vehicle Dynamics and Control. New York: Springer Science+Business Media. 06 [9] Jazar, Reza N. Vehicle Dynamics: Theory and Applications. New York: Springer Science+Business Media. 08 [0] Wong, Jo Y. Theory of Ground Vehicles. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, Inc. 0 [] Poussot-Vassal C., Spelta C., Sename O., Savaresi S.M., Dugard L. Survey and Performance Evaluation on Some Automotive Semi- Active Suspension Control Methods: a Comparative Study on a Single-Corner Model Annual Reviews in Control 36, (2) 48-60. [2] Zuo L., Nayfeh S.A. Low order continuous-time filters for approximation of the ISO 263- human vibration sensitivity weightings. Journal of Sound and Vibration, Volume 265, Issue 2, 7 August 03, p.459 465. [3] Hurdwell R., Anderson M. Dynamics of Vehicles With In-wheel Motors. http://www2.eng.cam.ac.uk/ djc3/vehicledynamics/downloads /VDC Hurdwell.pdf Erişim tarihi: 3..4. [4] Vos R. Influence of in-wheel motors on the ride comfort of electric vehicles. M.Sc. Thesis, Eindhoven University of Technology, 0. 8