The Effect of Road Conditions on Energy Consumption in Light Electric Vehicles: Modeling, Simulation and Analysis

Öz

In this study, the energy consumption of light electric vehicles over various road routes was analyzed based on driving dynamics, and the response of the vehicle battery was compared with experimental results. A comprehensive Simulink model was developed for the battery pack and motor of the electric vehicle, through which energy consumption variations across different road routes were examined. When the simulations were compared to actual data, the model's accuracy rate was found to be between 96 and 99%. For overall energy efficiency, it was found that choosing a battery pack that fits the driving profile is essential. Based on the findings, it is recommended that energy management strategies specific to the operating routes of light electric vehicles be developed. Accordingly, by optimizing battery and motor selection, energy consumption can be minimized, and the overall efficiency of the vehicles can be enhanced. Thus, electric vehicles will be able to offer longer driving ranges, and their widespread use can be promoted.

Anahtar Kelimeler

• Light electric vehicles
• energy consumption analysis
• modeling
• battery packs

Hafif Elektrikli Araçlarda Yol Koşullarının Enerji Tüketimi Üzerindeki Etkisi: Modelleme, Simülasyon ve Analiz

Öz

Bu çalışmada, hafif elektrikli araçların farklı yol güzergâhlarındaki enerji tüketimi, sürüş dinamiklerine bağlı olarak analiz edilmiş ve araç bataryasının tepkisi deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Çalışma kapsamında elektrikli aracın batarya paketi ve motoru için kapsamlı bir Simulink modeli geliştirilmiş ve bu model aracılığıyla farklı yol güzergâhlarındaki enerji tüketimi değişimleri incelenmiştir. Gerçekleştirilen simülasyonların deneysel veriler ile karşılaştırılması sonucunda, modelin %96-99 doğruluk oranına sahip olduğu görülmüştür. Ani hızlanmalar ve yavaşlamaların batarya verimi üzerinde belirleyici olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, sürüş profiline uygun batarya paketi seçimlerinin, toplam enerji verimliliği açısından kritik olduğu belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, hafif elektrikli araçların kullanım güzergâhlarına özel enerji yönetim stratejilerinin geliştirilmesi gerektiği önerilmektedir. Batarya ve motor seçimlerinin optimize edilmesi sayesinde, enerji tüketimi azaltılmakta ve araçların genel verimliliği artırılabilmektedir. Böylece, elektrikli araçların daha uzun menzil sunması ve kullanımının yaygınlaşması sağlanabilecektir.

Anahtar Kelimeler

• Hafif elektrikli araçlar
• enerji tüketim analizi
• modelleme
• batarya paketleri

Kaynakça

1. [1] C. C. CHAN, “An Overview of Electric Vehicle Technology”, IEEE, 0018-9219/1993, https://doi.org/10.1109/5.237530.
2. [2] Kocagöz, E., ve İğde, Ç. S., (2022), “Elektrikli araç satın alma niyetini hangi faktörler etkiler? Bir tüketici araştırması”, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 19(özel sayı), 104-120. https://doi:10.33437/ksusbd.1133892.
3. [3] Efendioğlu, İ., H., “Elektrikli Araç Satın Alma Niyetini Etkileyen Faktörler”, İstanbul Gelişim Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 11 (1), Nisan 2024, ss. 106-122, https://dx.doi.org/10.17336/igusbd.1124491.
4. [4] Gür, N. ve Furuncu, Y., (2019), “Küresel Otomobil Sektörünün Değişimi ve Yerli Otomobil Projesinin Geleceği”, SETA Raporu, No. 127, https://doi.org/10.47140/kusbder.714905
5. [5] IEA (2019), Global EV Outlook 2019, https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2019, (07.01.2025).
6. [6] Altunsoy, Ü., (2021), “Kargo Taşımacılık Sisteminde Elektrikli Araçlar Kullanımı Üzerine İnceleme”, International Anatolia Academic Online Journal / Fen Bilimleri Dergisi, 7(2).
7. [7] Clairotte, M., Zardini, A. A., & Martini, G., (2016), “Phase 1 of the Environmental Effect Study on the Euro 5 step of L-category vehicles- Stocktaking and data mining (EUR 27994 EN), European Commission”, Joint Research Centre, http://dx.doi.org/10.2790/428149.
8. [8] Altay H. Ve Livatyalı H., “Elektrikli Araçlar İçin Bir Şasi Dinamometresi Tasarımı”, MATİM, 2022;20(1):17-28.

9. [9] Durmuş, F.S. ve Kaymaz, H., “Elektrikli Araç Şarj Yöntemleri”, Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulamaları Dergisi, 2020.
10. [10] Ban, M., Zhang, Z., Li, C., Li, Z., ve Liu, Y., "Optimal scheduling for electric vehicle battery swapping-charging system based on nanogrids", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2021, https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2021.106967.
11. [11] Tören, M., ve Mollahasanoğlu, H., “Elektrikli ve Hibrit Araçlardaki Elektrik Motorlarının İçten Yanmalı Motorlarda Oluşan 〖CO〗_2 Emisyonunda Meydana Getireceği Değişimin Tahmini ve Verimliliğe Etkisi: Türkiye Örneklemesi”, ECJSE, vol. 9, no. 3, pp. 1082–1097, 2022, doi: https://10.31202/ecjse.1107454.
12. [12] Khayyam, H., Bab-Hadiashar, A., “Adaptive intelligent energy management system of plugin hybrid electric vehicle” Energy, vol. 69, pp. 319-335, 2014, https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.03.020.
13. [13] Zeng, X., ve Wang, J., “A Parallel Hybrid Electric Vehicle Energy Management Strategy Using Stochastic Model Predictive Control with Road Grade Preview”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 23, pp. 2416-2423, 2015, https://doi.org/10.1109/tcst.2015.2409235.
14. [14] Ahmad Zaid Syakir Mohd Yazsid, Kumar, K., ve Zulkifli, S., (2024). Investigation of range extension of personal electric mobility by current-limiting mechanism. “ICREEM 2022” doi: https://doi.org/10.1007/978-981-99-5946-4_14
15. [15] Özçağlayan, Y., “MATLAB Simulink'te Bir P2 Hibrit Elektrikli Araç Modeli Oluşturma ve Rejeneratif Fren Sistemi Optimizasyonu”, 15th National Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), 79-8-3315-1803-5/24/, 2024, https://doi.org/10.1109/ELECO64362.2024.10847079.
16. [16] MathWorks, (2025), Longitudinal Driver, MATLAB & Simulink, Inc, https://ww2.mathworks.cn/help/autoblks/ref/longitudinaldriver.html, (10.04.2025).
17. [17] MathWorks, (2025), Signal Builder, MATLAB & Simulink, Inc, https://www.mathworks.com/help/simulink/ref_obsolete_blocks/signalbuilder.html, (10.04.2025).
18. [18] MathWorks, (2025), Controlled Voltage Source, MATLAB & Simulink, Inc, https://www.mathworks.com/help/sps/powersys/ref/controlledvoltagesource.html, (10.04.2025).
19. [19] MathWorks, (2025), H-Bridge, MATLAB & Simulink, Inc, https://www.mathworks.com/help/sps/ref/hbridge.html, (10.04.2025).
20. [20] MathWorks, (2025), Battery, MATLAB & Simulink, Inc, https://www.mathworks.com/help/sps/powersys/ref/battery.html, (10.04.2025).