Bu çalışma, elektrikli araç süspansiyonlarında normalde sönümleme sırasında kaybedilen titreşim enerjisinin bir elektrik jeneratörü aracılığıyla geri kazanılması durumunda ne kadar elektrik üretilebileceğini ve bu sürecin yolcu konforuyla nasıl etkileşeceğini MATLAB/Simulink tabanlı bütünleşik bir model üzerinden inceliyor. Rejeneratif süspansiyon, tekerlek ile araç gövdesi arasındaki göreli düşey hareketi mekanik veya elektromekanik bir aktarım sistemiyle jeneratör hareketine dönüştürerek elektrik üreten; jeneratörde oluşan karşı tork nedeniyle aynı zamanda süspansiyona ek sönüm kuvveti uygulayan enerji geri kazanım sistemidir.

Çalışmada 22 kWh bataryalı, 125 kW elektrik motorlu kompakt bir elektrikli araç boylamsal modeli; sprung ve unsprung kütleleri içeren 2 serbestlik dereceli çeyrek araç süspansiyon modeli ve explicit jeneratör dinamiği tek simülasyon çerçevesinde birleştirilmiştir. Araç modeli NEDC sürüş çevrimiyle karşılaştırıldığında 0,1175 kWh/km referans tüketimine karşı 0,1167 kWh/km sonuç üretmiş ve kaynak tarafından %1'in altında sapmayla doğrulanmış kabul edilmiştir. Süspansiyon modeli de literatürdeki ramp ve step yanıtlarıyla karşılaştırılmıştır.

Sistem 2–50 km/sa hız aralığında yarım daire ve trapez biçimli hız tümsekleri ile ISO 8608 Class A ve Class B stokastik yol profillerinde test edilmiştir. Tekil tümseklerde maksimum geri kazanım yarım daire için 0,406 Wh, trapez için 0,659 Wh olarak hesaplanmıştır. Sürekli ISO Class B yolunda kaynak model 2 km/sa hızda 70,4 Wh/km enerji geri kazanımı raporlamaktadır. Bununla birlikte ISO yol profili çeyrek araç modeline haricî düşey taban uyarımı olarak uygulanırken yol pürüzlülüğünün boylamsal tahrik enerjisine etkisi modele bağlanmamıştır. Bu nedenle sürekli yol sonuçları gerçek bir araçta doğrudan net batarya kazancı veya menzil artışı olarak yorumlanmamalıdır.

Rejeneratif Süspansiyon Nasıl Elektrik Üretiyor?

Geleneksel pasif süspansiyonda yol düzensizliğinin oluşturduğu titreşim enerjisinin önemli bölümü amortisör içinde ısıya dönüşür. Rejeneratif süspansiyonda ise araç gövdesi ile tekerlek arasındaki göreli düşey hareket jeneratöre aktarılır. Jeneratör bu hareketten elektrik üretirken Lenz yasası nedeniyle harekete karşı koyan bir elektromanyetik tork da meydana getirir. Bu karşı etki mekanik aktarım üzerinden süspansiyona geri dönerek ek bir sönüm kuvveti oluşturur.

Çalışmanın temel farkı, enerji üretimini süspansiyon hareketinden bağımsız bir son işlem olarak hesaplamamasıdır. Jeneratörün elektromanyetik karşı etkisi doğrudan süspansiyon dinamiğine geri beslenmektedir.

Elektromekanik dönüşüm zinciri

Süspansiyonun sprung ve unsprung kütleleri arasındaki göreli hız:

\[ \dot z_s-\dot z_u \]

olarak tanımlanır.

Bu hız yüksek aktarım oranı \(G\) üzerinden jeneratöre aktarılır ve back-EMF:

\[ V_{emf}(t) = k_eG \left( \dot z_s(t)-\dot z_u(t) \right) \]

olarak modellenir.

Jeneratör devresindeki akım:

\[ I(t)= \frac{V_{emf}(t)} {R_{int}+R_L} \]

ile hesaplanır.

Burada \(R_{int}\) jeneratörün iç direnci, \(R_L\) ise elektriksel yük direncidir.

Elektrik akımının oluşturduğu karşı tork mekanik tarafa geri beslenerek kaynakta:

\[ F_{reg}(t) = \frac{k_t I(t)G} {\eta_m} \]

rejeneratif sönüm kuvvetini oluşturur.

Elektrik yüküne aktarılan net güç:

\[ P_{net}(t) = I^2(t)R_L \]

ve toplam geri kazanılan enerji:

\[ E_{regen} = \int_{t_0}^{t_f} P_{net}(t)\,dt \]

şeklinde hesaplanmaktadır.

Jeneratör modelinde kullanılan parametreler

Kaynak bu parametrelerden özellikle \(k_e\) ve \(k_t\) için açık birim vermemektedir. Bu nedenle denklemler yeniden üretilebilir olsa da parametrelerin başka jeneratörlere fiziksel olarak aktarılması için ek tanımlama gerekir.

2-DOF Çeyrek Araç Modeli Neyi Temsil Ediyor?

Çeyrek araç modeli, aracın tek bir tekerlek köşesini temsil ederek araç gövdesinin dörtte bir kütlesini sprung mass, tekerlek ve ilgili parçaları ise unsprung mass olarak çözer. Bu yaklaşım tam araç modelinden çok daha basit olmakla birlikte düşey süspansiyon hareketi, gövde ivmesi, lastik hareketi ve süspansiyon çalışma mesafesinin incelenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Kaynak model parametreleri

Başlangıçta araç statik dengede kabul edilmektedir:

\[ z_s(0)=0,\qquad \dot z_s(0)=0 \]

\[ z_u(0)=0,\qquad \dot z_u(0)=0. \]

Kaynak PDF'nin 4. sayfasındaki Şekil 4 bu sistemi araç gövdesi, \(m_s\), \(m_u\), yaylar ve sönümleyicilerle mekanik olarak göstermektedir. Aynı sayfadaki Şekil 5 bunun MATLAB/Simulink blok modelini sunmaktadır.

Dinamik model doğrulaması

Çeyrek araç modelinin ramp ve step girişlerine verdiği tekerlek ve gövde yer değiştirme cevapları literatürdeki referans modelle karşılaştırılmıştır. Kaynak Şekil 6'da yanıtların benzer salınım ve sönüm davranışı gösterdiğini raporlamaktadır.

FFT tabanlı transmissibility analizinde sistemin en yüksek aktarım değeri yaklaşık:

1,19 Hz

civarında bulunmuştur. Kaynak ayrıca displacement transmissibility açısından yaklaşık 15 Hz civarında güçlü sönüm davranışı gözlendiğini belirtmektedir.

Elektrikli Araç Modeli Nasıl Doğrulandı?

Boylamsal model aracın aerodinamik sürükleme, yuvarlanma direnci, yol eğimi, atalet kuvveti ve elektrikli aktarma organı karakteristiklerini kullanarak hedef hızı sağlamak için gereken tork ve batarya enerjisini hesaplamaktadır.

Referans elektrikli aracın NEDC enerji tüketimi:

\[ 0,1175\ {\rm kWh/km} \]

olarak alınmıştır.

Simulink modelinin 11 km'lik aynı NEDC çevrimindeki sonucu:

\[ 0,1167\ {\rm kWh/km} \]

olmuştur.

Bu iki değer arasındaki göreli fark yaklaşık %0,68'dir ve kaynak bunu %1'in altında doğrulama sapması olarak değerlendirmektedir.

ISO 8608 Yol Pürüzlülüğü Modeli Nasıl Oluşturuluyor?

Yol düzensizlikleri yalnız tekil tümseklerle sınırlı değildir. Gerçek yol yüzeyi çok sayıda farklı dalga boyundaki düzensizliğin birleşiminden oluşur. Çalışma bu sürekli uyarımı ISO 8608 uzaysal güç spektral yoğunluğu yaklaşımıyla üretmektedir.

Kaynak:

\[ G_q(n)= G_q(n_0) \left( \frac{n}{n_0} \right)^{-w} \]

bağıntısını kullanmaktadır.

Burada:

• \(n\): uzaysal frekans,
• \(n_0=0,1\;{\rm m^{-1}}\): referans uzaysal frekans,
• \(G_q(n_0)\): yol sınıfını belirleyen pürüzlülük katsayısı,
• \(w\): genellikle 2 alınan waviness exponent

değeridir.

PSD daha sonra rastgele fazlı multisine profile dönüştürülmektedir:

\[ z(x)= \sum_{k=1}^{N} A_k \cos(2\pi n_kx+\theta_k). \]

Her harmonik genliği:

\[ A_k= \sqrt{ 2G_q(n_k)\Delta n } \]

olarak hesaplanmaktadır.

Rastgele fazlar sabit seed ile oluşturulduğundan aynı yol sınıfı tekrar simüle edildiğinde aynı profil elde edilmektedir.

Neden yalnız Class A ve Class B kullanılmıştır?

Kaynak önce ISO Class A–F profillerini üretmektedir. PDF'nin 7. sayfasındaki Şekil 9, sınıf yükseldikçe dikey yol genliklerinin çok hızlı büyüdüğünü göstermektedir.

Çalışmada tipik yolcu otomobili süspansiyon çalışma alanı yaklaşık:

\[ \pm0,08\ {\rm m} \]

ile sınırlandırılmıştır.

C–F sınıflarının oluşturduğu yol uyarımlarının geleneksel binek araç süspansiyonu açısından gerçekçi çalışma alanını aştığı gerekçesiyle sonraki enerji analizlerinde yalnız Class A ve Class B kullanılmıştır.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Yarım daire biçimli hız tümseği

Yarım daire tümseğin maksimum yüksekliği yaklaşık 0,05 m'dir. Model 2, 5, 10, 20, 30, 40 ve 50 km/sa hızlarında tümsekten geçirilmiştir.

En yüksek geri kazanım 2 km/sa'de 0,406 Wh'dir. Kaynak düşük hızlarda süspansiyonun yol profiliyle daha uzun süre etkileşmesini enerji üretimindeki artışın temel nedeni olarak yorumlamaktadır.

Gövde yer değiştirmesi hız yükseldikçe azalmakta, buna karşılık kaynak dikey ivmenin arttığını ve konforun kötüleştiğini bildirmektedir.

Trapez biçimli hız tümseği

Trapez tümsek yaklaşık 0,1 m yüksekliğinde ve yarım daire örneğinden daha uzun bir yol uyarımıdır.

Tablodaki maksimum enerji:

5 km/sa → 0,659 Wh

olarak görülmektedir.

Kaynak tutarlılığı notu: Tablo 4 öncesindeki metin “highest energy gain rate was obtained at 20 km/h” demektedir. Ancak Tablo 4 ve makalenin sonuç bölümü maksimum toplam enerji geri kazanımını 5 km/sa'de 0,659 Wh olarak vermektedir.

ISO 8608 Class A sonucu

Modelin temel eğilimi belirgindir: araç hızı arttıkça hesaplanan geri kazanılan enerji büyük ölçüde azalmaktadır.

ISO 8608 Class B sonucu

Daha pürüzlü Class B yol, Class A'ya göre daha güçlü düşey uyarım ürettiğinden bütün hızlarda daha yüksek geri kazanım değerleri oluşturmaktadır.

70,4 Wh/km Gerçek Bir Elektrikli Araçta Net Batarya Kazancı Anlamına Geliyor mu?

Doğrudan hayır. ISO 8608 analizinde yol profili çeyrek araç süspansiyonuna haricî düşey taban uyarımı olarak uygulanmış ve yöntem bölümünde boylamsal yol eğimi ile ileri araç dinamiğinin bu uyarım hesabında ihmal edildiği belirtilmiştir. Buna karşılık tabloda gösterilen araç tüketimi ayrı boylamsal elektrikli araç modelinden gelmektedir. Bu nedenle düşey yol uyarımının oluşturulması için gereken mekanik enerji, aynı kapalı enerji bütçesi içinde batarya tüketimine geri bağlanmamaktadır.

Bu ayrım özellikle 2 km/sa sonucunda görünür hale gelir. Class B modelinde 29,6 Wh/km tahrik tüketimine karşı 70,4 Wh/km süspansiyon geri kazanımı hesaplanmaktadır. Bu sonuç model içindeki rejeneratif jeneratörün düşey uyarımdan ne kadar elektrik ürettiğini gösterir; gerçek bir otomobilin toplam enerji bütçesinde aynı miktarın ücretsiz net enerji olarak ortaya çıkacağını göstermez.

Gerçek araçta yol pürüzlülüğüne bağlı düşey hareketin enerjisi lastik-road etkileşimi, yuvarlanma direnci, süspansiyon kayıpları ve aracın ileri hareket enerjisiyle birlikte değerlendirilmelidir. Tam enerji muhasebesi için boylamsal ve düşey dinamiklerin enerji akışı bakımından kapalı biçimde bağlanması gerekir.

Sürüş Konforu ile Enerji Geri Kazanımı Arasında Neden Bir Denge Var?

Daha büyük süspansiyon hareketi jeneratörü daha güçlü uyararak daha fazla elektrik üretme potansiyeli taşır. Ancak aynı hareket araç gövdesine yüksek düşey ivme olarak aktarılırsa yolcu konforu kötüleşebilir. Bu nedenle maksimum elektrik üretimi ve minimum gövde ivmesi aynı tasarım hedefi değildir.

Çalışma konforu ISO 2631 yaklaşımından türetilmiş ivme aralıklarıyla değerlendirmektedir.

Bu aralıkların bir bölümü birbirini örtmektedir. Kaynak, örtüşen bir ivmenin hangi tekil kategoriye atanacağını ayrıca açıklamamaktadır.

Çalışmanın desteklediği sonuçlar

• Elektromekanik rejeneratif sönüm kuvveti süspansiyon hareketine geri beslenerek modellenebilir.
• Boylamsal elektrikli araç modeli NEDC enerji tüketimini yaklaşık %1'den düşük farkla yeniden üretmektedir.
• 2-DOF quarter-car modeli literatürdeki ramp ve step davranışlarına benzer dinamik yanıt göstermektedir.
• Tekil tümseklerde düşük hızlar genel olarak daha yüksek enerji geri kazanımına izin vermektedir.
• Yarım daire tümsekte en yüksek geri kazanım 0,406 Wh'dir.
• Trapez tümsekte en yüksek tablo değeri 0,659 Wh'dir.
• ISO Class B, Class A'ya göre daha yüksek rejeneratif enerji üretmektedir.
• ISO A/B sonuçlarında araç hızı 50 km/sa'e yükseldiğinde geri kazanılan enerji güçlü biçimde azalmaktadır.
• Enerji geri kazanımı ile gövde ivmesi/yolcu konforu arasında tasarım dengesi gerekmektedir.

Çalışmanın doğrudan kanıtlamadığı sonuçlar

• Gerçek elektrikli araçta 70,4 Wh/km net batarya enerjisi elde edileceği.
• Rejeneratif süspansiyonun aracın toplam tüketiminden daha fazla enerji üretebileceği.
• Bu sonuçların dört tekerlekli tam araçta aynı büyüklükte oluşacağı.
• Gerçek jeneratör, dişli mekanizması ve güç elektroniğinin modellenen değerlerle aynı verimi sağlayacağı.
• Gerçek yol yüzeyinde aynı enerji geri kazanım değerlerinin elde edileceği.
• Batarya şarj elektroniği, rectifier/converter ve depolama kayıpları hesaba katıldıktan sonra aynı Wh değerlerinin bataryaya ulaşacağı.
• Modelin fiziksel rejeneratif amortisör prototipiyle bu çalışma kapsamında deneysel olarak doğrulandığı.

Gelecek çalışma önerileri

Yazarlar sonraki araştırmalar için:

• daha fazla yol koşulu ve daha yüksek seyir hızları,
• araç ağırlık dağılımı ve süspansiyon geometrisi,
• rejeneratif, aktif ve yarı aktif süspansiyonların karşılaştırılması,
• predictive control yaklaşımları,
• yıllık araç kullanımı üzerinden gerçek menzil katkısının değerlendirilmesi,
• neuro-fuzzy gibi ileri kontrol yöntemlerini içeren tam araç modelleri,
• otonom araçlarda enerji geri kazanımını artıracak rota ve sürüş stratejileri

önermektedir.

Kaynak ve Yöntem Notu

Özgün çalışma: The Role of Regenerative Suspension in Energy-Efficient and Comfortable Electric Vehicle Driving

Yazarlar: Veli Gökhan Demir; Efe Savran.

Sorumlu yazar: Efe Savran.

Afiliasyon 1: Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Balıkesir University, Balıkesir, Türkiye.

Afiliasyon 2: Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Bursa Uludag University, Bursa, Türkiye.

Dergi: Engineering Perspective.

Cilt / Sayı: 6(3).

Sayfalar: 344–353.

DOI: 10.64808/engineeringperspective.1886607

e-ISSN: 2757-9077.

Gönderim: 10 Şubat 2026.

Revizyon: 2 Nisan 2026.

Kabul: 25 Nisan 2026.

Resmî yayın tarihi: 9 Mayıs 2026.

Makale türü: Research Article.

Hakemlik: Engineering Perspective güncel politikası en az iki bağımsız uzman ile single-blind peer review uygulamaktadır.

Açık erişim / lisans: Dergi politikası araştırma makalelerinin Creative Commons Attribution 4.0 International, CC BY 4.0 lisansı altında yayımlandığını belirtmektedir.

Temel yazılım: MATLAB/Simulink R2022b.

Temel araç modeli: 1443 kg B-segment battery-electric vehicle, 125 kW / 250 Nm elektrik motoru, 22 kWh batarya.

Boylamsal model doğrulaması: NEDC referansı 0,1175 kWh/km; Simulink sonucu 0,1167 kWh/km; yaklaşık %0,68 göreli fark.

Süspansiyon modeli: 2-DOF quarter-car; sprung mass 365,4 kg; unsprung mass 43 kg; ks=24.000 N/m; cs=2126,4 Ns/m; ku=350.000 N/m; cu=1000 Ns/m.

Elektromekanik model: Süspansiyon göreli hızı → jeneratör back-EMF → akım → yük gücü → rejeneratif sönüm kuvveti geri beslemesi.

Tekil yol girdileri: yarım daire ve trapez hız tümsekleri.

Sürekli yol girdileri: ISO 8608 Class A ve Class B stokastik yol profilleri.

Test hızları: 2, 5, 10, 20, 30, 40 ve 50 km/sa.

En yüksek tekil tümsek geri kazanımı: yarım daire 0,406 Wh; trapez 0,659 Wh.

En yüksek ISO sonuçları: Class A 57,1 Wh/km; Class B 70,4 Wh/km; her ikisi de 2 km/sa testinde.

Enerji muhasebesi sınırı: ISO yol pürüzlülüğü çeyrek araç modeline dışsal dikey taban uyarımı olarak uygulanırken yol pürüzlülüğünün boylamsal enerji maliyeti modelden ayrılmıştır. Bu nedenle geri kazanım değerleri doğrudan net batarya veya menzil kazancı olarak yorumlanmamalıdır.

Konfor değerlendirmesi: Kaynak ISO 2631 temelli araç gövdesi düşey ivme sınıflandırması kullanmaktadır; tabloda bazı sınıf aralıkları örtüşmektedir.

Deneysel doğrulama: Bu çalışma kapsamında fiziksel rejeneratif süspansiyon prototipi veya gerçek araç yol testi raporlanmamaktadır.

Çıkar çatışması: Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan etmektedir.

Yazar katkıları: Veli Gökhan Demir — kavramsallaştırma, metodoloji, biçimsel analiz, araştırma, ilk taslak ve görselleştirme; Efe Savran — kavramsallaştırma, metodoloji, süpervizyon, doğrulama ve gözden geçirme/düzenleme.

Yapay zekâ kullanım beyanı: Kaynak, AI araçlarının yalnız İngilizce dilbilgisi düzeltmesi ve akademik dil açıklığını geliştirmek amacıyla kullanıldığını; içerik üretimi, veri analizi, sonuçların yorumlanması veya bilimsel bulguların oluşturulmasında kullanılmadığını belirtmektedir.

Finansman: İncelenen makalede ayrı bir finansman beyanı raporlanmamaktadır.

Veri/kod erişimi: İncelenen makalede bağımsız MATLAB model deposu veya açık veri seti bağlantısı verilmemektedir.