Tesla kısa süre önce, elektrik ve elektronik mimarisini 12V'dan 48V'a geçireceğini duyurdu. Bu kararın ardındaki amaç, enerji verimliliğini yapısal olarak artırmak ve araçların hafifleştirilmesini daha da ilerletmektir. Bu karar, mimari ve modüler yenilikleri sürdürme yönündeki Tesla stratejisiyle uyumludur ve şirketin bileşen ekosisteminin güçlendiğini göstermektedir.

Mart ayında düzenlenen Tesla Yatırımcı Günü'nde şirket, 48V tabanlı bir elektrik ve elektronik (E/E) mimarisinin benimseneceğine dair ipuçları verdi. Şu anda, belirli güç aktarma organı bileşenleri hariç olmak üzere, araçların çoğunda elektrikli bileşenler için standart 12V voltaj kullanılmaktadır. 1960'lı yıllarda araç elektrikli bileşenleri için standart voltaj 6V'dan 12V'a değiştirildiğinden beri, çoğu binek ve kompakt ticari araçta 12V akü (kurşun-asit akü), alternatör ve buna uygun olarak tasarlanmış bileşenler kullanılmaktadır. Elektrikli araçlar (pil ile çalışan elektrikli araçlar veya şarj edilebilir hibrit elektrikli araçlar), hibrit elektrikli araçlar (HEV'ler) ve hafif hibrit elektrikli araçlar (MHEV'ler), güç aktarma sisteminin bazı kısımlarında yüksek voltajlı bileşenler kullanmaktadır, ancak bu durumlarda bile genel düşük voltajlı elektrikli bileşenler, düşürme mekanizmaları aracılığıyla 12V veya daha düşük voltajda çalışmaktadır.

Ancak Tesla, yakında piyasaya sürülecek olan Cybertruck modelinden itibaren 48 V tabanlı bir elektrik/elektronik mimariye geçeceklerini açıkladı. Tesla'ya göre, çeşitli elektronik cihazlarla donatılmış modern araçlar, 250 amper'e varan akımları idare etme gerekliliği nedeniyle karmaşık kablolama ve artan kablo ağırlığı gibi zorluklarla karşı karşıya kalıyor.

Bu sorunu çözmek için Tesla, Cybertruck’a, gelecekteki araç modellerine ve insansı robot Optimus’a 48V mimarisini uygulamayı ve gerekli ana kontrol ünitelerini kendi bünyesinde tasarlamayı planlıyor. Tesla, seri üretime geçmeyi hedeflediği için bu planları 2023’ün ikinci yarısında hayata geçirmeyi planlıyor. 2025’ten itibaren Model S ve Model X’in bile tamamen 48V mimarisine geçeceği öngörülüyor. 2029 yılına kadar, Tesla'nın üretim bandından çıkan 3 milyondan fazla araç 48V mimarisine sahip olacak.

Avantajlar ve zorluklar

48 V tabanlı bir mimari, güç verimliliğini yapısal olarak artırabilir ve aracın hafifleştirilmesine katkıda bulunabilir. Aynı güç gereksinimleri altında 12 V'tan 48 V'a geçiş yapıldığında, akım yaklaşık dörtte birine düşer; bu da elektrikli araç (EV) gücünün yaklaşık %3-7'sini tüketen aydınlatma, bilgi-eğlence sistemi ve direksiyon gibi çeşitli yaygın elektrikli bileşenlerde güç kayıplarının azalmasına yol açar. Ayrıca, ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme (HVAC) sistemlerinin ve güç dönüştürme sistemlerinin verimliliğini artırma potansiyeli de bulunmaktadır. Teorik olarak daha yüksek voltajlar kayıpları daha da azaltabilirken, yolcu güvenliği göz önüne alındığında 48V, uygun güç gereksinimi seviyesidir.

Kablolamayı basitleştirmek ve kablo ağırlığını azaltmak, aracın hafifletilmesine ve maliyet tasarrufuna katkıda bulunabilir. Akımın azalmasıyla birlikte, uzunluğu 4 km’ye, ağırlığı ise 30-60 kg’a ulaşabilen araç içi kablolamanın hacmini, ağırlığını ve ilgili maliyetlerini düşürme potansiyeli ortaya çıkar. Ayrıca, yüksek güç gerektiren bilgi işlem ve ses sistemlerinin yanı sıra özel 48V aksesuarların sisteme entegre edilmesi de kolaylaşır. Ancak, dikkat edilmesi gereken bir nokta, daha önce Model S (2012'de piyasaya sürüldü) ve Model 3 (2017'de piyasaya sürüldü) gibi modellerde merkezi bir E/E mimarisi benimseyerek kablo sistemini basitleştirmeyi amaçlayan Tesla araçlarının, diğer üreticilere kıyasla ek hafifletme etkilerinin nispeten sınırlı olabileceğidir.

Beklenen kısa vadeli maliyet artışlarına rağmen, bu karar Tesla’nın tutarlı inovasyon stratejisini ortaya koyuyor. Piyasada 48V bileşenlerin nadir bulunması nedeniyle, önceki 12V bileşenlere kıyasla teslimat maliyetlerinin artma ihtimali bulunmaktadır. Şu anda piyasada bulunan çoğu araç 12V kullanmaktadır; bu nedenle, 48V bileşenlerin geliştirme maliyeti ve üretim miktarındaki yetersizlik, 12V bileşenlere göre daha yüksek fiyatlara neden olabilir. Ayrıca, birçok 12V bileşen, parça üreticilerinin bunları büyük miktarlarda üretip çeşitli otomobil üreticilerine tedarik etmesinden dolayı ölçek ekonomisinden yararlanırken, kısa vadede 48V bileşenler, talebin Tesla ile sınırlı olması nedeniyle üretim maliyetlerini düşürmede zorluklarla karşılaşabilir.

Bununla birlikte, bu karar Tesla’nın mimari ve modüler yenilikleri sürdürme stratejisini de teyit etmektedir. Tesla, daha önce merkezi bir E/E mimarisinin benimsenmesi, arka zemin paneli kalıplama (Giga Press) ve dış iskelet benzeri bir gövde yapısının (planlanan) entegrasyonu gibi mimari yenilikler yoluyla maliyet ve performans optimizasyonu hedeflemişti. 48V mimarisinin tanıtılmasına yönelik planlar ve Tesla Yatırımcı Günü 2023'te sergilenen çeşitli modül düzeyindeki teknolojik iyileştirmeler göz önüne alındığında, Tesla'nın gelecekte hem mimari hem de modüler yenilikleri takip etme stratejisini sürdüreceği açıktır.

Dikkat edilmesi gereken bir diğer önemli husus, Tesla’nın parça ekosistemindeki hakimiyetinin artması ve bu durumun, arayı kapatmaya çalışan geleneksel otomobil üreticileri üzerinde yarattığı baskıdır. Bu karar, Tesla’nın parça ekosistemi üzerindeki kontrolünün arttığını simgelemektedir; zira Tesla, yeni standart parçaların makul bir maliyetle seri üretimini sağlamak üzere ilgili parça üreticileriyle görüşmeleri başarıyla tamamlamıştır. Geçmişte Tesla, esas olarak yetersiz üretim hacimleri nedeniyle, direksiyon kolonları, cam anahtarları ve ısıtıcı-fan motorları gibi diğer otomobil üreticilerinin araçlarında kullanılan parçaları satın almaya dayanarak bileşen endüstrisi üzerinde sınırlı bir etkiye sahipti. Ancak, kendi bileşen ekosistemini kurarak Tesla, tasarım özerkliğini koruyabilir ve parçaların istikrarlı bir şekilde tedarik edilmesini sağlayabilir.

Tesla, 48V'ye geçişin pratik avantajlarını kanıtlamayı başarırsa, geleneksel otomobil üreticileri bu gelişmeyi yakalamak için baskı hissedebilir. Bazı geleneksel otomobil üreticileri, çok sayıda parça tedarikçisiyle kurdukları sağlam ilişkiler nedeniyle, geçişin gerekliliğini kabul etseler bile 48V'ye pratik bir geçiş için daha uzun bir süreye ihtiyaç duyabilirler. Geleneksel otomobil üreticileri için bu geçiş, kaçınılmaz olarak tedarik zincirinde değişiklikler, geliştirme ve tedarik departmanlarında organizasyonel yeniden yapılandırma ve kaynak tahsisi gerektirecektir.

Yukarıdan aşağıya geliştirme

Diğer otomobil üreticileri, Tesla tarafından hayata geçirilen yeniliklerin çoğunu inceliyor ya da benimsiyor. Ancak 48V mimarisi söz konusu olduğunda, bu on yılın sonuna kadar bunu araçlarına dahil edecek olanların sayısı muhtemelen sadece birkaç ultra lüks otomobil üreticisiyle sınırlı kalacaktır. Bu uygulamanın kısa ve orta vadede daha yüksek C segmenti ve üstü araçlarda daha yaygın hale gelmesi bekleniyor. Tesla dışında, diğer markalar da yüksek elektrik gücü gerektiren gelişmiş özelliklere sahip araçlarda yardımcı uygulamalar için 48V mimarisini sunma yönünde benzer bir yaklaşım benimsemeyi düşünebilir, ancak yeni oyuncuların 2028'den önce bu tür ürünleri piyasaya sürmesi pek olası görünmüyor.

Başlangıçta benimsenme sürecinin yavaş olmasının birkaç nedeni olabilir; bunlar arasında, montaj hattının yenilenmesi ve tedarik zincirinin yeniden düzenlenmesi için gereken büyük yatırımlar ile, özellikle yolcularla doğrudan temas edebilecek parçalar söz konusu olduğunda, bir dereceye kadar güvenlik endişeleri sayılabilir.

Bununla birlikte, günümüzde otomobillerde aktif süspansiyonlar, elektrikli turbo ve çok sayıda yeni cihaz gibi yüksek güç gerektiren donanımların yer alması nedeniyle, güç ihtiyacını verimli bir şekilde karşılamak için daha yüksek voltajlı mimarilerin benimsenmesi yönündeki eğilim, otomobil üreticileri arasında giderek ivme kazanacaktır. Ancak bunun ne zaman yaygınlaşacağı henüz belirsizdir.

Yazarlar:

Richard Kim,
Yardımcı Direktör,
S&P Global Mobility

Srikant Jayanthan,
Kıdemli Araştırma Analisti,
S&P Global Mobility

S&P Global Mobility hakkında daha fazla bilgi için lütfen buraya tıklayın buraya