Elektrikli Araç Bataryaları Hakkında Her Şey

EV Pillerinin Önemi

Elektrikli bir araç (EV) satın almayı düşünüyorsanız göz önünde bulundurmanız gereken bazı önemli faktörler vardır. Bu konudaki en önemli üç şudur :

EV'nin maliyeti ne olacak?

Menzili nedir?

Batarya ömrü ne kadar olacak?

Yaşam döngüsü açısından bakıldığında, pil performansı ve sağlık gerçekten her şeyin anahtarıdır. Batarya bir EV'nin en pahalı bileşeni olduğundan bozulma derecesi aracın kalıntı değerini etkileyecek (bu maliyet sorusunu yukarıdan yanıtlamaya yardımcı olacaktır) ve ayrıca zaman içinde maksimum kullanılabilir menzil üzerinde doğrudan bir etkisi olacaktır.

Bir EV Pili Ne Kadar Süre Gider?

Bir EV'nin pil ömrüyle ilgili sorulara doğrudan yanıt almanın zordur. Bunun yerine bulabileceğiniz şey bir şeyler ters gittiğinde pillerin garanti kapsamında olduğuna dair güvencelerdir. Tipik olarak pil kapsamı 8 yıl veya 100.000 km’dir, ancak bu üreticiye ve ülkeye göre değişir.

Garantiler güven vericidir ve pil maliyetlerinin yıldan yıla önemli ölçüde azalması da bir o kadar güven vericidir. 2010'dan beri ortalama bir Lityum-iyon pil paketinin fiyatı %80'in üzerinde düştü .

EV Batarya bozulması nedir?

Pil bozulması pilin depolayabileceği enerji miktarını veya sağlayabileceği güç miktarını kalıcı olarak azaltan doğal bir süreçtir.

 EV'lerdeki piller, genellikle güç aktarma bileşenlerinin kaldırabileceğinden daha fazla güç sağlayabilir. Sonuç olarak elektrikli araçlarda güç düşüşü nadiren gözlemlenebilir ve yalnızca pilin enerji depolama yeteneğinin kaybı önemlidir.

►  Bir pilin durumuna sağlık durumu (SOH) denir. 

Piller ömürlerine %100 SOH ile başlar ve zamanla bozulurlar. 

Örneğin %90 SOH'ye sahip 60 kWh'lik bir pil 54 kWh'lik bir pil gibi etkin bir şekilde hareket eder.

Bunun şarj seviyesi topografya sıcaklık gibi bir dizi faktöre bağlı olarak günlük veya yolculuk bazında dalgalanacak olan araç menziliyle (aracın bu kWh'lerde kat edebileceği mesafe ) aynı olmadığını unutmayın. yardımcı kullanım sürüş alışkanlıkları ve yolcu veya kargo yükü.

Lityum-iyon Pil Sağlığını Etkileyen Yaygın Faktörler :

► Zaman

► Yüksek sıcaklıklar

► Yüksek ve düşük şarj durumunda çalışma

► Yüksek elektrik akımı

► Kullanım (enerji döngüleri)

EV Pil Bozulma Aracı Tanıtımı

Geotab pillerin nasıl dayandığını değerlendirmek ve gerçek dünya koşullarında EV pil ömrü üzerindeki yukarıdaki faktörlerin göreceli önemini göz önünde bulundurmak için EV Pil Bozulma Aracı'nı oluşturdu.

1,8 milyon günlük veriyi temsil eden 6.300 filo ve tüketici EV'sinin pil sağlığını analiz ettik. İşlenen telematik verilerinden 64 marka model ve yılı temsil eden 21 farklı araç modeli için toplu ortalama bozulma verileri sağlayarak gerçek dünya koşullarının elektrikli araçların pil sağlığını nasıl etkilediğine dair fikir edindik.

Yüksek Düzeyde Sürekli Pil sağlığı Gözlemlendi

Her şeyden önce tüm büyük marka ve modelleri kapsayan 6.000'den fazla elektrikli araçtan elde edilen verilere dayanarak piller yüksek düzeyde sürdürülebilir sağlık sergiliyor. Gözlenen bozulma oranları korunursa pillerin büyük çoğunluğu aracın kullanılabilir ömrünü aşacaktır.

Bizim gibi sağlık yaşla birlikte azalır

Tahmin edebileceğiniz gibi bir araç ne kadar eskiyse pilinin bozulma olasılığı o kadar yüksektir. Bununla birlikte tüm araçlardaki ortalama düşüşe bakıldığında kaybın yılda %2,3 ile tartışmasız küçük olduğu görülüyor. Bu bugün 350 Km menzile sahip bir EV satın alırsanız beş yıl sonra yaklaşık 40 Km erişilebilir menzili kaybetmenin günlük ihtiyaçlarınızı etkilemesinin olası olmadığı anlamına gelir.

EV pil bozulması doğrusal mı?

Bu hareket ivmesi aşağı yukarı doğrusal bozulma gösterse de genel bir kural olarak EV pillerinin doğrusal olmayan bir şekilde azalması bekleniyor ilk düşüş daha sonra azalmaya devam ediyor ancak çok daha ılımlı bir hızda. Pil ömrünün sonuna doğru aşağıda görüldüğü gibi son olarak önemli bir düşüş görecektir.

Şekil 1: Normal bir bozulma eğrisinin şöyle görünmesi beklenir.

Markalar Modeller ve Yıllar Arasında Ölçülebilir Bir Fark Var

Verilerimizden araç akülerinin marka ve model yılına bağlı olarak zaman testine farklı tepki verdiği görülüyor. Neden bazı araç modelleri ortalama olarak diğerlerinden daha hızlı bozuluyor? İki potansiyel katkı pil kimyası ve pil paketinin termal yönetimidir.

EV'ler Lityum-iyon pilleri kullanırken Lityum-iyon kimyalarının birçok farklı varyasyonu vardır (en belirgin fark elektrotlar için kullanılan malzemelerdir). Bir pilin kimyasal yapısı strese nasıl tepki vereceğini etkiler. Hücre kimyasına ek olarak sıcaklık kontrol teknikleri araç modelleri arasında farklılık gösterir. Önemli bir ayrım pil takımının hava veya sıvı ile soğutulması ve/veya ısıtılmasıdır.

Sıvı soğutma sistemine sahip bir aracı pasif hava soğutma sistemine sahip bir araçla karşılaştıralım: sırasıyla 2015 Tesla Model S ve 2015 Nissan Leaf. 

Ortalama bozulma oranı %4,2, Model S ise %2,3'tür. İyi termal yönetim bozulmaya karşı daha iyi koruma anlamına gelir.

Şekil 2: 2015 Tesla Model S (sıvı soğutma) ile 2015 Nissan Leaf (pasif hava soğutma) arasındaki pil bozulma karşılaştırması.

Şarj durumu (SOC) ve tampon etkisi

Üreticiler arasında pil sağlığındaki farklılıkların beklenen bir başka nedeni de SOC'nin nasıl kontrol edildiğidir. 

- Pili neredeyse dolu veya boş olarak çalıştırmanın pil sağlığı üzerinde etkileri vardır. 

Bu etkiyi sınırlamak için birçok üretici bir arabellek ekleyerek SOC penceresinin aşırı uçlarına erişimi etkili bir şekilde engeller (aşağıdaki resimde gösterilmiştir).

Akü aralığının üst ve alt ucundaki koruma tamponlarına ek olarak birçok araç EV sahibine normal günlük şarjı %100'ün altında bir seviyede durdurma seçeneği sunar.

 ​​​​​​

Şekil 3: Pil koruma arabellekleri bir EV için kullanılabilir şarj durumu penceresini kontrol eder.

Biliyor musun?

Aşırılıkları ortadan kaldırmak sadece akü sağlığı için değil aynı zamanda güvenli araç çalışması için de yapılır. Aşırı uçlarda pil tam gücü kabul edemez veya iletemez ve sürüş deneyimi etkilenir. Özünde %100'deki bir pil saf pil kimyası açısından tamamen şarj olmaz.Benzer şekilde %0 tamamen boş değildir. 

Araç sahibi güvenlik ve pil ömrü nedenleriyle pil serisinin bu bölümlerine erişemediğinden birçoğunun bundan habersiz olması muhtemeldir. 

Kablosuz yazılım yükseltmeleri sayesinde bazı Tesla sahipleri tarafından 2019'da üst menzillerinde bir düşüş fark ettiklerinde keşfedildiği gibi arabellek boyutunun zaman içinde değişmesi mümkündür. Tesla  yükseltmenin "pili korumak ve uzun ömürlülüğü artırmak için" olduğunu doğruladı.

Ek olarak bazı otomobil üreticilerinin kullanıcının akünün hangi noktada şarjı durduracağını önceden ayarlayabildiği ayarlanabilir şarj tavanları vardır (örneğin, araca %100 yerine %75'te şarjı durdurmasını söyleyebilirler). 

Sahibinin takdirine bağlı bu bölge (yukarıdaki grafikte B), pilin daha yüksek bozulmanın olduğu alanlarda çalışmasını sınırlamak için isteğe bağlı olmayan arabellek (A) ile birlikte çalışır. 

Bozulma aracına yönelik sonraki güncellemelerde, mal sahibinin bu isteğe bağlı (B) bölgesindeki çalışmasının etkisini ve bunun sonucunda bozulma oranları üzerindeki etkiyi dahil etmeyi amaçlıyoruz.

Bir örnek düşünelim:

Chevrolet Volt özellikle ilk model yıllarında pil yaşlandıkça dinamik olarak değişen nispeten büyük üst ve alt koruma tamponlarına (A ve D bölgeleri) sahiptir. Daha büyük tamponlar sürüş için daha az enerji anlamına gelsede, daha uzun ömürlü bir pil takımı ile sonuçlanmalıdır. Daha büyük SOC tamponları sıvı termal yönetimi ve dinamik (azalan) tampon boyutu göz önüne alındığında Volt'ta ortalama bozulma oranlarından daha yavaş olması beklenmelidir.

Şekil 4: Tüm araçlara kıyasla Chevrolet Volt için zamanla pil bozulması.

Pil Sağlığını Etkileyen Ek Faktörler Nelerdir?

Mevcut telematik verilerine dayanarak araçların maruz kaldığı farklı faktörlere göre pil bozulmasını değerlendirebildik ve sağlık düşüşü ile herhangi bir korelasyon olup olmadığını gördük. Bu faktörler şunları içeriyordu:

► Kullanım Şekli

► Aşırı iklimler

► Şarj tipi

Zamanla bu bilgileri EV'nin sağlık durumunu daha iyi tahmin edebilen bir bozulma aracına dönüştürmeyi umuyoruz

Yüksek araç kullanımı daha yüksek pil bozulmasına eşit değildir

Verilerden toplayabildiğimiz heyecan verici bir bilgi yüksek kullanıma sahip araçların önemli ölçüde daha yüksek pil bozulması göstermemesiydi. Bu bir hoşgeldin haberi olarak gelmelidir, çünkü sadece bahçede yada otopark da duruyorsa bir EV'den yararlanamazsınız.

EV'lerinizi yüksek kullanımlı görev döngülerine sokmaktan korkmayın. Günlük sürüş menzilinde oldukları sürece pil ömürleri olumsuz etkilenmeyecektir. Bir uyarı: Yüksek düzeyde kullanım rutin DC hızlı şarj gerektiriyorsa, şarj türünün etkisi hakkındaki bölümü okuduğunuzdan emin olun.

Şekil 5: Kullanım miktarının bozulma oranları üzerinde fazla bir etkisi olmadığı görülmektedir.

Sıcak havalarda sürülen araçlar akü SOH'sinde daha hızlı düşüş gösteriyor

Çok yüksek sıcaklıklara maruz kalan bir pil daha fazla hasara maruz kalır ancak ne kadar? Arizona'daki bir EV Norveç'te kullanılan aynı arabadan farklı bir pil ömrüne sahip olacak mı? Bulmak içi, araçları aşağıdaki iklim koşullarına göre gruplandırdık:

► Ilıman: 27 C üzerinde veya -5 C altında yılda 5 günden az.

► Sıcak: 27 C üzerinde yılda 5 günden fazla.

Aşağıda gösterildiği gibi sıcak iklimlerde sürülen araçlar ılıman iklimlerde sürülen araçlara göre kayda değer ölçüde daha hızlı bir düşüş oranı gösterdi. Siz ve filonuz sıcak güneşin altında çalışıyorsanız bu iyi bir haber değil.

Sıcak ve soğuk hava da günlük menzilinizi etkiler. Nasıl olduğunu anlamak için EV Aralığı için Sıcaklık Aracımıza bakın

Şekil 6: Sıcak günlere maruz kalan piller ılıman iklimlerdeki pillerden daha hızlı bozulur.

Şarj türüne bir göz atmak

Sistemimizde EV'ler için kullanılan baskın şarj seviyesine bakabildik. Kuzey Amerika EV şarj istasyonları üç yaygın tipte sınıflandırılır:

► Seviye 1: 120 volt – Kuzey Amerika'da normal bir ev prizi

► Seviye 2: 240 volt – ev veya filo şarjı için tipik

► Doğru akım hızlı şarj cihazı: DCFC – daha hızlı yükleme için

Avrupa'nın çoğunda şarj AC şarjı (genellikle Kuzey Amerika'da Seviye 2'ye eşdeğerdir) ve DC şarjı (yukarıda açıklandığı gibi DCFC) olarak adlandırılır.

Seviye 2 genellikle bir elektrikli otomobili şarj etmenin en uygun yolu olarak belirtilirken Seviye 2'de rutin olarak şarj edilen arabalar ile Seviye 1 kullanan arabalar arasındaki pil sağlığı farkı gözlemlenebilir gibi görünüyordu ancak istatistiksel anlamlılığın ötesinde değildi.

Şekil 7: Seviye 2 ile karşılaştırıldığında esas olarak Seviye 1'de şarj olan araçlar için akü bozulması.

Bununla birlikte DCFC'lerin kullanımı pillerin bozulduğu hızı etkiliyor gibi görünmektedir. Bir pili hızlı şarj etmek her ikisinin de pilleri zorladığı bilinen yüksek sıcaklıklara neden olan yüksek akımlar anlamına gelir. Aslında birçok otomobil üreticisi araçlarının pil ömrünü uzatmak için DCFC kullanımının sınırlandırılmasını önermektedir.

Burada aynı iklim grubundaki tüm akülü elektrikli araçlara bakıyoruz (en hassas gruba bakmayı seçtik - aşırı iklim koşullarında çalışanlar) ve bunları DCFC'yi ne sıklıkta kullandıklarına göre sınıflandırdık:

► Hiçbir zaman

► ara sıra (1– ayda 3 defa)

► sık sık (ayda 3 defadan fazla).

DCFC'yi hiç kullanmayan araçlarla mevsimsel veya sıcak iklimlerde bile ara sıra kullanan araçlar arasındaki fark dikkat çekiciydi. 

Oyunda başka faktörler olsa da (bunun kontrollü bir deney olmadığını vurgulamak istiyoruz)daha düşük güç Seviye 2 şarjıyla şarj etmeye öncelik verilmelidir.

 ​​​​​​

Şekil 8: Akünün bozulması mevsimsel veya sıcak iklimlerde araçlar için DCFC kullanımı ile güçlü bir şekilde ilişkili görünmektedir.

EV Pilinizin Ömrünü Uzatmak İçin İpuçları

Akü bozulması modele ve iklim ve şarj türü gibi dış koşullara göre değişiklik gösterse de günümüzde yollardaki araçların çoğu önemli bir düşüş yaşamamıştır. Aslında genel bozulma çok mütevazı olmuştur ve ortalama kapasite kaybı yılda sadece %2,3'tür. İdeal iklim ve şarj koşullarında kayıp %1,6'dır.

Bazı şeyler operatörün kontrolü dışında olsa da EV'nizin pilinin ömrünü uzatmanın yolları vardır.

EV'lerinizi Çalıştırmak İçin Bazı İpuçları:

► Arabanızı dolu veya boş bir şarjla kullanmaktan kaçının. 

► İdeal olarak özellikle daha uzun süreler için ayrılırken SOC'nizi %20-80 arasında tutun ve yalnızca uzun mesafeli yolculuklar için tam olarak şarj edin.

► Hızlı şarjı (DCFC) en aza indirin. Bazı yüksek kullanımlı görev döngüleri daha hızlı şarj gerektirir, ancak aracınız gece boyunca çalışırsa şarj ihtiyaçlarınızın çoğu için seviye 2 yeterli olacaktır.

► Klima operatörün kontrolü dışındadır ancak aşırı yüksek sıcaklıklardan kaçınmak için sıcak günlerde park ederken gölgelik yer seçmek için elinizden geleni yapın.

► Yüksek kullanım bir endişe kaynağı değildir, bu nedenle kullanıcılar araçalarını çalıştırmaktan çekinmemelidir. Bir EV kullanılmadan bahçede yada otopark da boşta duruyorsa  bu her anlamda yararlı değildir ve araç başına daha fazla Km yapmak genel olarak daha iyi bir filo yönetimi uygulamasıdır.

Son Olarak

Küçük şeyleri dert etmeyin. Araçlar daha büyük pil paketleriyle çıktıkça kapasitenin bir kısmını kaybetmesi günlük sürüş ihtiyaçlarınızı etkilemeyebilir ve EV'lerin sunduğu birçok avantajı gölgede bırakmamalıdır. Keyifli sürüşler….