Elektrikli bir aracın gaz pedalına dokunduğunuz an, tekerleklere iletilen gücün perde arkasında, görünmez bir fizik kavgası sayesinde doğduğunu hayal edin. Bu savaşın bir tarafında, fiyatı aniden artabilecek bir mıknatıs, tüm bir markanın motor stratejisini değiştirebilecek kadar kritik bir rol oynarken; diğer tarafta, sıradan insanların henüz hiç duymadığı, ancak doğru anlatıldığında "Neden herkes bunu yapmıyor?" dedirtecek devrimsel motor yaklaşımları yatıyor. Hızlışarj kanalından Hüseyin Kızıloğlu, bu karmaşık motor dünyasını, hem hiç bilmeyenin net bir tablo oluşturabileceği hem de mühendislik bilenlerin detayların tadına varacağı şekilde tuğla tuğla yeniden inşa ederek, geleceğin teknolojilerine ışık tutuyor.
Motor, elektriği alıp dönme hareketine çeviren düzenektir ve ortaya çıkan bu döndürme kuvvetine tork denir. Bir tornavidayı çevirirken uygulanan kuvvete benzetilebilecek olan tork ile devir hızının çarpımı ise gücü oluşturur. Geçmişin gürültülü ve bakım gerektiren fırçalı DC motorları, bobinden akım geçtiğinde manyetik alan oluştursa da, dönen parçaya elektriği ulaştıran fırçaların sürtünme, aşınma ve kıvılcım yaratması nedeniyle verimsizdi. Bu sorunları aşmak için geliştirilen fırçasız DC motorlar (BLDC) ise fiziksel teması ortadan kaldırarak sürtünmeyi ve kıvılcımı sıfırladı, bakımı neredeyse ortadan kaldırarak motorları çok daha dayanıklı ve verimli hale getirdi. Hüseyin Kızıloğlu'nun vurguladığı gibi, BLDC motorlar dışarıdan bakıldığında DC adını taşısa da, bataryadan gelen DC gücün inverter tarafından üç fazlı AC dalgalara çevrilmesiyle çalıştığı için, fiziki olarak senkron AC motor ailesine dahildirler. Bu fırçasız makineler, tipik olarak %85 ila %90 aralığında verim sağlarlar ve bu yüzden scooterlardan bazı küçük araçlara kadar yaygın olarak kullanılırlar.
Bugünün elektrikli otomobil sahnesine hükmeden teknoloji ise Sabit Mıknatıslı Senkron Motorlar (PMSM) ve bunların iç mıknatıslı versiyonlarıdır (IPM). Buzdolabınızın kapağındaki küçük magnetler gibi sürekli manyetik alan üreten neodim mıknatısları kullanan bu motorlar, aynı hacimde çok daha fazla tork üretebilir ve verimlilikleri son derece yüksektir. Hüseyin Kızıloğlu’nun belirttiği gibi, özellikle düşük hızlarda gaza dokunulduğu anda hissedilen o dolgun çekiş hissi, PMSM’lerin en büyük avantajıdır ve verimleri %92 ile %97 arasında değişir. Bu, bataryadan çıkan enerjinin neredeyse %95’inin tekerleğe aktarıldığı anlamına gelir. Tesla Model 3 ve Chevrolet Bolt EV gibi güncel araçlar bu tercihin örnekleridir. Ancak Hüseyin Kızıloğlu, bu büyük avantajın gizli bir faturası olduğuna dikkat çekiyor: Nadir toprak mıknatıslarına olan tedarik bağımlılığı. Uluslararası Enerji Ajansı ve ABD Jeoloji Kurumu’nun raporlarına göre, bu mıknatısların tedarik zincirinde Çin’in çok büyük bir payı bulunuyor; bu da stratejik bağımlılık, arz riski ve fiyat oynaklığı anlamına geliyor.
Bu stratejik bağımlılık nedeniyle otomotiv devleri farklı çözümlere yönelmek zorunda kalıyor. Bunlardan biri, BMW’nin 5. nesil eDrive sisteminde görülen Haricen Uyarımlı Senkron Motor (EESM) teknolojisidir. Hüseyin Kızıloğlu, bu sistemde rotorun manyetik alanının mıknatısla değil, akımla üretildiğini ve böylece nadir toprak ihtiyacının tamamen ortadan kalktığını belirtiyor. Diğer bir önemli alternatif ise Asenkron motorlardır. Mıknatıs kullanmayan, manyetik alanı elektromanyetik indüksiyonla aktaran Asenkron motorlar, fırça içermezler, sağlamdırlar, daha ucuzdurlar ve yüksek sıcaklıklara dayanıklıdırlar. Endüstride milyonlarca Asenkron motor çalışırken, elektrikli araçlarda da yüksek hızda verim ve uzun ömür için tercih edilirler. Hüseyin Kızıloğlu, Tesla’nın ilk dönem Model S ve Model X araçlarında bu motorları tercih ettiğini, zira o dönemde kalıcı mıknatıslı motorların maliyet ve tedarik risklerinin daha yüksek olduğunu vurguluyor. Asenkron motorların verimleri genellikle %88 ile %94 aralığındadır. Ancak zamanla artan verimlilik baskısı, Tesla’yı Model 3 ile birlikte İç Mıknatıslı Senkron Motor (IPM) tasarımına geçmeye yöneltmiştir.
Motor dünyasındaki sessiz devrim, daha az konuşulan ancak sahayı hızla değiştiren üç yeni oyuncuyla devam ediyor. İlki, Anahtarlamalı Relüktans Motor (SRM). Hüseyin Kızıloğlu, SRM’in rotorunun sadece saç paketlerinden oluşması, yani içinde ne mıknatıs ne de bakır sargı bulunmaması sayesinde üretimin ucuzladığını ve nadir toprak ihtiyacının sıfırlandığını aktarıyor. Yüksek sıcaklıklarda dahi güvenilir çalışan bu basit yapının dezavantajı ise, doğası gereği tork dalgalanması ve yüksek ses eğilimi taşımasıdır. Akademik makalelerde bu, SRM’in en büyük zorluklarından biri olarak açıkça belirtilir, ancak mühendisler akım dalga şeklini özel algoritmalarla yumuşatarak bu sorunu azaltmaya çalışmaktadır. Verim değerleri %85 ile %92 arasında değişir, yani zorluklarına rağmen yarışın dışında değildir.
İkinci önemli oyuncu ise Senkron Relüktans Motor (SyRM). Hüseyin Kızıloğlu’na göre SyRM, ilginç bir orta noktadır; rotorunda mıknatıs yerine manyetik akının kolayca geçeceği bariyerler bulunur. Bu tasarım, verim ve maliyet arasında çok cazip bir denge sağlar ve verimi %90 ila %95 aralığına çıkarabilir. Hem tedarik riski olmaması hem de verimde ciddi seviyelere ulaşabilmesi SyRM’i Avrupa’da ve akademide giderek daha çok araştırılan bir yapı haline getirmiştir.
Üçüncü oyuncu olan Aksial Flux (Eksenel Akı) Motoru ise geometrisiyle fark yaratır. Rotor ve statörün disk biçiminde olduğu bu yapıda, tork geniş bir yarıçaptan uygulanır. Hüseyin Kızıloğlu, bunun bir bisikleti pedal göbeğinden değil de jantın kenarından çevirmek gibi düşünülebileceğini, aynı kuvvette çok daha fazla döndürme momenti ürettiğini açıklıyor. Bu sayede Aksial Flux motorlar, aynı hacimde çok daha yüksek güç yoğunluğu sağlayabilirler ve %94 ile %96 verim aralığında çalışırlar. İngiltere merkezli Yasa firmasının geliştirdiği Aksial Flux motorlar, bugün Mercedes çatısı altında yüksek performanslı elektrikli araçlarda kullanılıyor ve sık sık geleceğin motoru olarak gösteriliyor.
Ancak gelecekte motor dünyasındaki tüm dengeleri değiştirme ihtimali olan ve çoğu kişinin adını dahi duymadığı bir oyuncu daha var: Elektrostatik motor. Hüseyin Kızıloğlu, elektromanyetik motorlardan elektrostatik motorlara geçişin, kabaca mıknatısların çekip çevirmesinden, yüklü yüzeylerin itiş çekişini kullanmaya yönelmek anlamına geldiğini söylüyor. Yün kazağımızı çıkarırken saçların havaya kalkmasıyla gerçekleşen prensibin aynısı, elektrostatik motorda rotor ve statör üzerindeki plakalar arasında yüksek gerilim uygulanarak gerçekleşir. Bu yaklaşımın en cazip yanı, kalıcı mıknatısın ve ağır bakır sarımların neredeyse sıfır olmasıdır; motor yapısı çok daha hafif hale gelir ve nadir toprak elementlerine bağımlılık tamamen ortadan kalkar. Teorik olarak sürtünme çok az olduğu için, bu motorların veriminin %95’in üzerine çıkabilecek potansiyeli vardır. Ancak Hüseyin Kızıloğlu, yüksek tork elde etmek için ya plaka alanının büyütülmesi ya da çok yüksek gerilim kullanılması gerektiğini, bunun da yalıtım ve güvenlik sorunlarını ortaya çıkardığını belirtiyor. Bugün için tablo net: Elektrostatik motorlar, akademik literatürde daha çok mikroskopik cihazlar ölçeğinde başarılı olsa da, otomotiv gibi güçlü uygulamalarda henüz AR-GE aşamasındadır ve yüksek voltaja dayanım, korona deşarjının önlenmesi ve güvenli inverter tasarımları gibi teknik zorlukların aşılması gerekmektedir. Hüseyin Kızıloğlu bu motorların bugünün tekerleklerini çevirmediğini, ancak yarının sürpriz oyuncusu olabileceğini ekliyor.
Tüm bu motor tipleri incelendiğinde net bir sonuç ortaya çıkıyor: Tek bir "kral" motor yoktur. Başarıyı belirleyen en kritik faktör, Hüseyin Kızıloğlu'nun da defalarca vurguladığı gibi, doğru inverter, etkili soğutma ve akıllı yazılımdır. Örneğin, düşük hız verimiyle PMSM şehir içinde öne çıkarken; Asenkron motor uzun yol ve yüksek sıcaklıkta dayanıklılıkla avantaj sağlar. Aksial Flux, güç yoğunluğuyla performans segmentinde fark yaratırken, SyRM ise maliyet ve verim dengesinde giderek yükselen bir oyuncudur. Günlük kullanıcı motor tipine bakarak değil; şarj hızı, menzil, donanım ve yazılım özellikleri üzerinden karar verse de, motor teknolojisi menzil, performans ve dayanıklılık paketinin görünmez mimarıdır.
Hüseyin Kızıloğlu, bir aracın gerçek performansını anlamak için bakılması gereken kilit noktaları açıklıyor. Motor ve inverter ikilisine dair somut verim aralığı, ısıl dayanım sınırları ve rejeneratif frenlemenin günlük sürüşte ne kadar enerji geri kazandırdığına dair gerçek kullanım verileri hayati önem taşır. Ayrıca, yazılım güncellemelerinin performansı ne kadar süreyle ve ne ölçüde iyileştirebildiği de kritik bir faktördür. Bir haberci olarak, geleceğe dair bu teknolojileri değerlendirirken şu sorulara odaklanmalısınız: Bu araç hangi yük ve hız aralığında en yüksek verimi yakalıyor? Uzun süre yüksek hızda giderken motor ve inverter ne kadar ısınıyor ve hangi noktada güç sınırlamaya gidiyor? Kullanılan inverter yarı iletkeni Silikon Karbür (SiC) ise yüksek akımda kayıplar nasıl kontrol ediliyor?. Hüseyin Kızıloğlu'na göre, bu soruların yanıtları size doğrudan sürüş sessizliği, menzil tutarlılığı ve hızlanma olarak geri dönecektir. Çünkü doğru ayarlanmış bir elektrikli araç yalnızca hızlı değil; sessiz, tutarlı ve uzun ömürlüdür. Küçük görünen alışkanlıklar bile menzil tablosunda büyük sayılar oynatır; örneğin, lastik basıncının %5 düşük olması menzili %2-3 kısaltabilirken, gaz ve fren komutlarını yumuşak vermek rejeneratif frenleme verimini %15-25 aralığında yükseltebiliyor. Sonuç olarak, en iyi motor, sizin kullanımınızla aracın karakterinin çakıştığı noktada ortaya çıkacaktır. Bu nedenle, marka broşürlerindeki iddialar yerine, bu somut mühendislik sorularıyla gerçek yanıtları istemek, geleceğin elektrikli aracını seçerken atılacak en doğru adımdır.
