AI ile Güç Aktarma Organı Mühendisliğini Optimize Etmek Zaman, Para ve Emisyon Tasarrufu Sağlayabilir

Elektrikli araç benimsenmesi dünya genelinde artıyor, güçlü hükümet teşvikleri, altyapı iyileştirmeleri ve batarya teknolojisindeki ilerlemeler tarafından destekleniyor. 

Bu büyümenin devam etmesi bekleniyor; Gartner, 2025 yılı sonuna kadar dünya çapında 85 milyon elektrikli aracın kullanımda olacağını öngörüyor. Bu sadece otomobilleri değil, aynı zamanda otobüsleri, vanları ve ağır kamyonları da kapsayacak. Bunların büyük bir çoğunluğu bekleniyor batarya elektrikli araçlar (BEV) olacağı, ki tahmin ediliyor %35 artış göreceği, plug‑in hibrit elektrikli araçların (PHEV) ise geçen yıla göre %28 artış gösterebileceği. 

The gelişen EV benimsenmesi will be supported by a drastic reduction in EV battery prices, which will be driven by scaled-up production and technological advancements. Goldman Sachs (GS ) projects EV battery prices to be cut down by half by 2026. 

Batarya geri dönüşüm sektörü bile devam eden bir büyüme görece; Statista, 2020 yılında dünya çapında EV batarya geri dönüşüm şirketleri tarafından yaklaşık 250 kiloton bataryanın işlendiğini raporladı. Bu rakamların 2030 yılına kadar yedi katından fazla artması ve 2040 yılına gelindiğinde 200 milyon tonun üzerine çıkması bekleniyor.

Bu, otomobil üreticileri arasındaki artan rekabetle birlikte EV fiyatlarını da düşürecek ve böylece benimsenmelerini artıracak. Bu büyümeye katkıda bulunan bir diğer faktör ise erişilebilir, ultra hızlı şarj teknolojisi. Uluslararası Enerji Ajansı (IEA)’na göre, bu on yılın sonuna kadar dünya çapında halka açık şarj istasyonlarının sayısı 15 milyonu aşacak. 

Başka bir önemli EV trendi, düzenleyiciler, tüketiciler ve otomobil üreticilerinin daha temiz ve sürdürülebilir mobiliteyi desteklemesiyle sıfır emisyon odaklıdır.  

Elektrikli güç aktarma organı pazarının büyüklüğü 2023 yılında 86,9 milyar dolar olarak değerlenmişti ve öngörülüyor 2031 yılına kadar $300 milyar 2031 yılına kadar bu dönemde %17,1 yıllık bileşik büyüme oranı (CAGR) ile. Şimdi, bu pazarın geleceği entegrasyon tipine göre segmentlere ayrılıyor: araç tipi, yani yolcu arabaları (PC) ve hafif ticari araçlar (LCV); itiş, BEV ve PHEV’yi kapsayan; ve bileşen, batarya, motor, kontrolör, invertör/dönüştürücü, batarya yönetim sistemi (BMS), güç dağıtım modülü (PDM) ve araç içi şarj cihazını içeren.

Entegre tipine göre, pazar entegre ve entegre olmayan olarak bölünmüş; entegre e‑güç aktarma organı segmentinin en yüksek büyüme oranına sahip olması bekleniyor. Bu büyüme, teknoloji ilerlemeleri, maliyet‑etkin EV üretimi ve geliştirilmiş araç performansı ihtiyacıyla destekleniyor. 

Ana bileşenlerin entegrasyonu karmaşıklığı azaltır, üretim maliyetlerini düşürür, EV’lerde alan açar ve enerji verimliliğini artırır. 

Bu arada, batarya temelli segment şu anda pazarı domine ediyor ve bunun açık nedenleri var. Bir batarya, bir EV güç aktarma organının ana bileşenidir ve aracın performansını, enerji verimliliğini ve menzilini belirler. Ayrıca EV’nin toplam maliyetinin en büyük kısmını oluşturur ve bu nedenle güç aktarma organı pazarında en büyük finansal etkiye sahiptir. 

Elektrikli Araçlarda Güç Aktarma Organları 

Bir motorun arabanızın ana parçası olması gibi, elektrikli güç aktarma organları da bir elektrikli arabanın, saf EV ya da hibrit EV olsun, hayati bir bileşenidir. 

Benzin veya dizel araçlarınızda, içten yanmalı motor (ICE) yakıtı mekanik enerjiye dönüştüren birincil güç kaynağı olarak çalışır. Öte yandan, bir EV’de e‑güç aktarma organı, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürerek aracınızı hareket ettirir. Dolayısıyla, e‑güç aktarma organı temelde EV’nizdeki geleneksel ICE’yi değiştirerek güç üretir ve iletir.

Şimdi, bir güç aktarma organı birkaç ana unsurdan oluşur, enerji depolama sistemi—örneğin bir batarya veya yakıt hücresi—, invertör veya dönüştürücü gibi güç elektroniği, dönüşüm için bir elektrik makinesi ve bir şanzıman sistemi içerir. Buna ek olarak, EV güç aktarma organı gücü tekerleklere ileten bir tahrik milini de içerir.  

Birçok karmaşık hareketli parçaya sahip içten yanmalı motorla karşılaştırıldığında, güç aktarma organındaki tasarım ve bileşenler çok daha basittir; gürültü yoktur ve egzoz emisyonu sıfırdır.

Araçları hareket ettirmek için gereken elektrik gücünü sağlayan güç aktarma organındaki güç üretim sistemlerine gelince; bunlar bir batarya paketi ve araç içi şarj cihazı şeklinde mevcuttur. 

Bir batarya paketi enerjiyi depolamak için hücreler kullanır. Lityum iyon hücreleri yüksek enerji yoğunluğuna sahip olmaları nedeniyle en popüler ve yaygın kullanılanlardır; bu da depolama kapasitelerini artırır. Yakıt hücreleri ise daha hafif ve daha yüksek enerji verimliliğiyle bilinen başka bir enerji depolama türüdür. Batarya paketi ayrıca aşırı şarjı veya deşarjı önleyerek güvenli batarya çalışmasını sağlayan bir batarya yönetim sistemi (BMS) içerir.

Araç içi şarj cihazı, şebeke gibi dış bir şarj kaynağından gelen alternatif akımı alır ve bataryada depolamak için doğru akıma dönüştürür. 

Şimdi, güç aktarma organındaki güç dağıtım sistemi, güç elektronik bileşenleri entegre ederek kaynaktan gelen gücü kontrol eder.

Bu, bataryadan gelen DC gücünü AC güce dönüştüren ve motorun hız ve ivmesini kontrol etmek için gereken alternatif voltajları üreten bir DC‑AC invertörü ve bataryanın yüksek voltajlı DC çıkışını düşük voltajlı DC’ye ayarlayarak klima gibi yardımcı sistemleri besleyen bir DC‑DC dönüştürücüyü içerir.

Termal yönetim sistemi batarya ve motoru aşırı sıcaklıklardan korur, firmware destekli elektronik kontrol birimleri ise EV güç aktarma organı bileşenlerinin verimli ve güvenli çalışmasını sağlar.

Güç dağıtım birimi her sistemin doğru miktarda gücü almasını sağlarken, araç kontrol birimi çeşitli sistemler, sensörler ve kontrolörlerden gelen verileri toplar ve işler, sistemler arasındaki aktiviteleri senkronize eder.

Şimdi, farklı konfigürasyon ve işlevselliğe sahip birkaç farklı türde elektrifikasyonlu güç aktarma organı bulunmaktadır.

Tesla (TSLA ) Model 3, Nissan LEAF ve BMW i3 gibi saf elektrikli araçlar (BEV) tüm güç ihtiyaçları için şarj edilebilir batarya paketleri kullanır ve ikincil enerji depolama kaynaklarından yararlanmazlar. Ancak, dış bir kaynaktan şarj edilmeleri gerekir. 

Hibrit elektrikli araçlar (HEV) gibi Honda Civic Hybrid, Toyota Camry Hybrid ve Ford Fusion Hybrid, bir ICE ile bir elektrikli tahrik sistemini birleştirir, bu da geleneksel ICEV’ye göre daha iyi yakıt ekonomisi ve performans sunar. Bu araçlar, kinetik enerjiyi depolama için elektrik enerjisine dönüştüren rejeneratif frenleme, ek güç veya bataryayı şarj etmek için ICE destekli elektrik jeneratörleri ve boşta iken motoru kapatan start‑stop sistemleri gibi özellikleri kullanır.

Chevrolet Volt ve Toyota Prius Prime gibi plug‑in hibrit elektrikli araçlar (PHEV), benzin veya dizel kullanmanın yanı sıra dış bir kaynaktan da şarj edilebilir.

Yakıt hücresi elektrikli araçlar (FCEV), elektrik akımı üretmek için bataryalar yerine hidrojen yakıt hücrelerini kullanır.

ICE’ler bir yüzyıldan fazla süredir araçların ana güç kaynağı olmuştur, ancak çevresel kirlilikten sorumludurlar; bu da EV’lerin yükselişine yol açtı. Bu araçların güç aktarma organları, kirlilik ve sera gazlarını azaltma gibi çeşitli faydalar sunar. Ayrıca gürültü kirliliğini azaltarak daha sessiz bir ortam sağlar.

Güç aktarma organlarının bir diğer büyük faydası, ICE’ye göre çok daha enerji verimli olmalarıdır; depolanan enerjinin %80’inden fazlasını harekete dönüştürürler. Daha az hareketli parça, bakım maliyetlerinin de azalması anlamına gelir. Ayrıca bir EV’yi çalıştırmak için gereken elektrik maliyeti, dizel veya benzin maliyetinden daha düşüktür. Gerçekte, ABD’de benzinli bir aracı yakıtlamak, bir EV’ye göre yaklaşık iki kat daha pahalıdır.

Bununla birlikte, EV’lerin dezavantajları olmadığı anlamına gelmez. İlk olarak, bir EV satın almanın ön maliyeti, bir ICE aracına harcamanız gereken miktardan daha yüksektir. Ayrıca şarj süresi, şarj istasyonunun kapasitesine bağlı olarak 30 dakikadan birkaç saate kadar değişebilir; oysa ICEV’nizin deposunu doldurmak sadece birkaç dakika sürer. Tek bir şarjla sınırlı sürüş menzili, tüketiciler arasında menzil kaygısına yol açar ve bu araçlarla ilgili bir başka sorunu da ortaya koyar.

Bu zorluklara rağmen, EV’ler daha iyi yakıt ekonomisi ve azaltılmış emisyonlar sağlar ve daha dayanıklı bir ulaşım sistemine katkıda bulunur. Bu durum, elektrifikasyon için bir itici güç oluşturmuş ve EV güç aktarma organlarında performans, verimlilik ve çevre dostu faydaları artıran heyecan verici yeniliklere yol açmaktadır.

AI Tabanlı OPED ile Güç Aktarma Organı Geliştirmeyi Hızlandırmak

Güç aktarma organlarının elektrikli araçlarda oynadığı kilit rol göz önüne alındığında, güç aktarma organı geliştirmesini iyileştirmek, kaynak, maliyet ve zaman tasarrufu sağlamak için kritiktir.

Avusturya’nın en eski bilim ve teknoloji araştırma ve eğitim kurumu olan Graz Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar, bileşenleri optimize ederek karmaşık mühendislik aylarını tek bir güne indiren OPED adlı AI destekli bir sistemle EV güç aktarma organı geliştirmesini devrim niteliğinde bir şekilde gerçekleştirdiler.

The yeni geliştirilen çözüm araştırmacılar tarafından geliştirilen Optimisation of Electric Drives (OPED), tüm tedarik zinciri boyunca sera gazı emisyonlarını dikkate alarak teknik tasarımı optimize eden bir yazılımdır.

Bu çözümle, Otomotiv Mühendisliği Enstitüsü’nden Martin Hofstetter liderliğindeki araştırmacı ekibi, simülasyon bileşen modellerini evrimsel algoritmalarla birleştirerek güç aktarma organı geliştirme aşamasını kısaltmayı hedefliyor. 

AI sistemi, üretim maliyetleri, verimlilik ve araçtaki paket alanı gereksinimleri gibi üreticinin teknik gereksinimlerine uygun olarak tüm güç aktarma organını otomatik olarak optimize eder. 

OPED aslında on yıldır geliştiriliyor. 2018’de, elektrikli aks sürücü sistemi tasarım optimizasyonu konsepti OPED’in resmi yolculuğunu başlattı ve bu sayede ilk şanzıman modeli de tanıtıldı.

Yıllar içinde, bu yolculuk miktara bağlı maliyet modellerinin, genel bir geliştirme sürecinin, ürün ailelerini optimize etmeye yönelik temel bir yaklaşımın, modelin arkasındaki genel metodolojinin bir özetinin, bir park kilidi entegrasyonunu optimize etmeye yönelik modelleme yaklaşımının ve OPED için bir invertör modelinin tanıtılmasıyla ilerledi.

Geçen yıl, ekip çözümü genişleterek ürün aileleri optimizasyonu ve bir elektrikli aks sürücüsünün karbon ayak izinin azaltılması gibi diğer tasarım hedeflerini mümkün kılan makaleler yayınladı.

On yıldan fazla araştırmanın ardından, ekip bu modeli başarıyla oluşturdu; resmi OPED web sitesi’e göre, EV’ler için gerekli elektrikli sürücülerin tasarımındaki zorlu görevi basitleştirmeyi amaçlıyor. Görev, tasarımla ilgili çok sayıda kritik karar almayı gerektirir; bu kararların her biri birbirleriyle çelişen farklı müşteri hedeflerini etkiler ve en iyi çözümü bulmayı zorlaştırır. Hofstetter’a göre:

“Elektrik sürücüler, istenen gereksinimleri karşılamak için çok farklı tasarlanabilen çok sayıda bileşenden oluşur. Elektrik makinesinde küçük bir değişiklik yaparsam, bu şanzıman ve güç elektroniğini etkiler. Bu yüzden optimal kararlar vermek son derece karmaşıktır.”

Elektrik makinesinin alt bileşenleriyle ilgili sayısız tasarım kararının müşteri gereksinimlerine en uygun şekilde alınması gerektiği gibi, artan rekabet de sofistike ürün tasarımları ve ticari başarı için kısa bir pazara giriş süresi gerektirir. 

Burada, OPED kendisini karmaşık tasarım probleminin çözümü olarak sunar; AI kullanarak optimal sistem tasarılarını otonom bir şekilde arar. Algoritma, EV’nin şanzımanını, elektrik makinesini ve güç elektroniğini kapsar ve mevcut araç alanında çoklu hedefli bir şekilde en iyi entegrasyonu optimize eder.

Yazılım aslında aynı anda yaklaşık 50 tasarım parametresini birleştirir ve ardından bunları üreticilerin öncelikleriyle karşılaştırır. Kötü varyantları ortadan kaldırır ve daha iyilerini optimize eder. Yüz binlerce simülasyon döngüsünden sonra, üreticinin geliştirmek ve uygulamak istediği varyantları seçebileceği en iyi çözümü bulur.

“Mühendislerin AI desteği olmadan aylarca sürecek işi, OPED ile yaklaşık bir gün içinde halleder. Bu, geliştirme ekiplerinin sınırlı zamanlarını manuel hesaplama ve simülasyon çalışmalarına harcamak yerine üst düzey kararlar üzerine odaklanmalarını sağlar.”

– Hofstetter

Çeşitli optimal tasarımları sayesinde model, mühendisleri ve karar vericileri geliştirme sürecinin başından itibaren yönlendirir; bu da geliştirme süresini önemli ölçüde azaltır ve kaliteyi ve rekabetçiliği artırır.

Araştırmacılar ayrıca, güç aktarma organı üretimi sırasında tedarik zinciri boyunca ortaya çıkan CO2 emisyonlarını bir optimizasyon kriteri olarak eklemişler; bu da üreticilerin sürdürülebilirliği erken geliştirme aşamasından itibaren göz önünde bulundurmasını sağlar.

“OPED yaklaşımı, çok çeşitli ürün geliştirmeleri için kullanılabilir,” dedi Hofstetter, ayrıca “yeni endüstriyel ortaklarla çalışmaktan ve onları kendi zorluk ve hedeflerine uyarlamaktan mutluluk duyuyoruz.”

Çözüm, Dominik Lechleitner tarafından doktora tezinin bir parçası olarak, tüm bir araç platformu için elektrikli güç aktarma organı optimizasyonu amacıyla genişletildi. OPED, farklı modellerin güç aktarma organlarında devreden parçalar olarak kullanılacak optimal bileşenleri bulmaya yardımcı olarak geliştirme ve üretim maliyetlerini tasarruf ettirir.

Güç aktarma organı uzmanlığını temel alarak, ekip şimdi OPx adlı genel bir ürün aracılığıyla yöntemlerini diğer ürün ve sektörlere genişletmek üzerinde çalışıyor; bu, kolay ölçeklendirme imkanı sağlıyor.

Ana Pazar Oyuncuları

Elektrikli güç aktarma organı pazarındaki bazı ana oyuncular arasında Mitsubishi, Nissan, Sigma Powertrain, Continental Ag, Denso, Valeo, BYD Auto, CATL, LG Corporation, Samsung, Panasonic, Cummins (CMI ), Hyundai, Volkswagen, Delta Electronics, Hitachi Astemo Americas, Dana Incorporated (DAN ), Magna International (MGA ), Marelli Holdings ve Robert Bosch Gmbh bulunmaktadır.

Şimdi, birkaç öne çıkan isme daha derinlemesine bakalım: 

1. BorgWarner Inc.

EV teknolojileri ve AI destekli çözümlere aktif olarak yatırım yapan BorgWarner’ (BWA ) ın ürün yelpazesi, turboşarjlar, e‑boostlar, e‑turbo’lar, emisyon sistemleri, termal sistemler, kontrol modülleri, araç içi şarj cihazları, DC/DC dönüştürücüler, DC hızlı şarj cihazları ve elektrifikasyonlu otobüs ve kamyon uygulamaları için lityum iyon batarya sistemlerini içerir.

Yazı itibarıyla, 6,85 milyar dolarlık piyasa değerine sahip şirketin hisseleri 31,33 dolardan işlem görüyor, YTD %1,45 düşüşte. 2024’ün 4. çeyreği için BorgWarner’ın US GAAP net satışları 3.522 milyar dolar, net kazancı seyreltilmiş hisse başına 0,64 dolar iken, serbest nakit akışı 679 milyon dolar oldu. Bu dönemde şirket, BYD’nin yan kuruluşu FinDreams Battery ile bir anlaşma imzaladı, Shaanxi Fast Auto ile Çin pazarına yönelik yüksek voltajlı bir invertör uygulaması geliştirmek için ortak girişim kurdu ve Eldor Corporation’ın Elektrikli Hibrit Sistemlerini satın aldı.

“Ticari araç segmenti için yanma, hibrit ve tamamen elektrifikasyonlu güç aktarma organlarına hitap eden tam bir ürün yelpazesi sunuyoruz. Portföyümüz, sektör değişim hızına karşı dayanıklıdır.”

– BorgWarner’ın Baş Strateji Sorumlusu Dr. Paul Farrell, yakın zamanda bir röportajda söyledi

2. XPeng Inc.

Çin merkezli Xpeng, çok fazla ilgi gören akıllı elektrikli araçlar üretiyor. CEO He Xiaopeng, yakın zamanda bu yıl bütçelenen akıllı araçların yıllık teslimatının iki katına çıkmasını, yani 380.000 araç olmasını beklediğini söyledi.

Yazı itibarıyla, 16,14 milyar dolarlık piyasa değerine sahip şirketin hisseleri 16,65 dolardan işlem görüyor, YTD %43,74 artışla. 2024’ün 3. çeyreğinde Xpeng, 1,44 milyar dolar toplam gelir kaydetti; bu, 3. çeyrek 2023’e göre %18,4 ve 2. çeyrek 2024’e göre %24,5 artış anlamına geliyor. 

Araç satışlarından elde edilen gelir 1,25 milyar dolar olup, şirket bu çeyrekte 46.533 araç teslim etti; bu, bir önceki yılın aynı çeyreğinde 40.008 idi. Kendi işlettiği şarj istasyonu ağı ise 1.557 istasyona ulaştı. Çeyrek sonunda nakit ve nakit benzerleri, kısıtlı nakit, kısa vadeli yatırımlar ve vadeli mevduatlar toplam 5,09 milyar dolar idi.

Xpeng, 2025’in ilk ayında Çin’in en çok satan EV girişimi olarak ortaya çıktı; bu ay ve Şubat, Çin Yeni Yılı nedeniyle yerel otomobil üreticileri için geleneksel olarak düşük sezonlardır. Aynı ay, Xpeng’in uzay şirketi de tanıttı “modüler uçan arabasını” CES 2025’te.

Bu arada, CEO He, bu yılın ikinci yarısında L3 tam senaryo otonom sürüşün gerçekleştirilmesinden bahsediyor.

“L3 otonom sürüşün AI arabalarını ‘iPhone 4 dönemi’ne taşıyacağına inanıyorum.”

– CEO He

Sonuç

Elektrikli araçlar, teknolojik ilerlemeler fiyatlarını düşürdükçe büyük bir çıkış yaşıyor. Elektrikli mobilite arttıkça, güç aktarma organı pazarı da hızlı bir büyüme yaşıyor. Elektrikli güç aktarma organlarının otonom sürüş ve bağlantılı araç teknolojileriyle entegrasyonu, otomotiv endüstrisini daha da devrim niteliğinde değiştirecek.

Bu ortamda, OPED gibi çözümler EV güç aktarma organı geliştirmesinde önemli bir ilerleme işaret ediyor; bu da zamanı büyük ölçüde azaltabilir, verimliliği artırabilir ve üretim maliyetlerini en aza indirebilir. 

EV güç aktarma organlarının süper hızlı optimizasyonuna ve performans, maliyet ve sürdürülebilirlik hedeflerinin dengelenmesine olanak tanıyarak, OPED sadece mühendislikte verimlilik ve sürdürülebilirlik için bir kıstas belirlemekle kalmaz, aynı zamanda EV büyümesini ve benimsenmesini destekleyerek daha yeşil bir geleceğe geçişi hızlandırabilir.

En iyi EV hisse senetlerinin listesi için buraya tıklayın.