Mevcut Elektrikli Araç Bataryaları Beklenenden %40 Daha Uzun Sürebilir

Álvaro Quintana

SLAC-Stanford Batarya Merkezi, Stanford Precourt Enerji Enstitüsü ile SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'nın ortak girişimi tarafından yürütülen yeni bir araştırmaya göre, ağır trafik, uzun otoyol yolculukları, kısa şehir sürüşleri ve çoğunlukla park halinde olan düzenli gerçek dünya sürücü kullanımı gibi, elektrikli araç bataryaları, araştırmacıların genellikle tahmin ettiğinden yaklaşık üçte bir daha uzun süre dayanabilir. Bu, tipik bir elektrikli araç sahibi için pahalı batarya paketini değiştirmesi veya yeni bir araba alması gerekmeyeceğini öne sürüyor. Hemen hemen tüm durumlarda, batarya bilimcileri ve mühendisleri, yeni batarya tasarımlarının ömrünü, sabit bir deşarj oranı kullanarak ardından şarj ederek laboratuvarlarda test etmişlerdir, bu döngüyü hızla tekrarlayarak, yeni tasarımın beklenen ömrü açısından iyi olup olmadığını hızlıca öğrenmek istemişlerdir, diğer niteliklerin yanı sıra. Bu, özellikle elektrikli araçları günlük gidip gelmeler için kullanan kişiler için elektrikli araba bataryalarının ortalama ömrünü tahmin etmek için iyi bir yöntem değil, 9 Aralık'ta Nature Energy dergisinde yayımlanan çalışmaya göre.

Önemli noktaları göster

Çalışma, gerçek dünya sürüş koşulları altında kullanılan elektrikli araba bataryalarının, geleneksel laboratuvar testlerine göre beklenenden yaklaşık üçte bir daha uzun sürebileceğini buldu.
Laboratuvar batarya testleri genellikle gerçek kullanımını yansıtmayacak sabit deşarj modellerine dayanır, bu da bunların bataryanın gerçek ömrünü tahmin etmede yanlış olmasına neden olur.
Sık sık durma, hızlanma, frenleme ve arabayı dönemsel olarak şarj etmemek gibi günlük sürüş davranışları aslında batarya bozulmasını yavaşlatabilir.
Çalışma, kısa ve ani hızlanmanın batarya bozulmasını hızlandırmadığını, aksine ömrünü uzatabileceğini, önceki varsayımlara aykırı olarak gösterdi.
Batarya yaşlanması iki faktör tarafından etkilenir: şarj-deşarj döngü sayısı ve bataryanın kullanılmadan geçirilen zaman süresi, her biri kullanım modellerine bağlı olarak farklı şekilde etkiler.
Makine öğrenme algoritmaları, araştırmacıların dinamik enerji tüketimi modelleri ile batarya bozulması arasındaki ilişkiyi doğru bir şekilde belirlemesine yardımcı oldu.
Çalışma, otomobil şirketlerinin, bu bulguları kullanarak, gerçek dünya koşulları altında batarya ömrünü en üst düzeye çıkarmak için batarya yönetim yazılımını güncellemelerini öneriyor.

İnsanların elektrikli arabalarını nasıl sürdükleri ve şarj ettikleri, batarya ömrünü araştırmacıların tahmin ettiğinden daha uzun süre uzatabilir. Kaynak: news.stanford.edu

Son on beş yılda batarya fiyatları yaklaşık %90 oranında düşmüş olmasına rağmen, yeni bir elektrikli arabanın fiyatının neredeyse üçte birini hala oluşturuyorlar. Bu nedenle, mevcut ve gelecekteki elektrikli araba yolcuları, onları bekleyen birçok ekstra kilometre olduğundan memnun olabilirler. Araştırmanın başyazarı ve Stanford Üniversitesi'nin Doerr Sürdürülebilirlik Okulu'nda enerji bilimi ve mühendisliği doçenti olan Simona Onori, "Elektrikli araba bataryalarını doğru şekilde test etmiyorduk. Bizi şaşırtan bir şekilde, sık sık hızlanma, frenleme ile bataryaları biraz şarj eden, mağazaya uğrayan, bataryaları saatlerce dinlendiren gerçek dünya sürüşünün, endüstri standardı laboratuvar testlerine bakarak düşündüğümüzden daha uzun süre dayanmalarına yardımcı olduğunu belirtti."

Hoş Bir Sürpriz

Araştırmacılar, standart sabit deşarjdan gerçek sürüş verilerine dayalı dinamik deşarja kadar dört tür elektrikli araç deşarj profili tasarladı. Araştırma ekibi, bu deşarj profilleri arasında iki yıl boyunca 92 ticari lityum-iyon bataryayı test etti. Sonunda, profiller gerçekçi bir şekilde gerçek sürüş davranışını ne kadar yansıttıysa, elektrikli araçların beklenen ömrü o kadar yüksek oldu. Çalışma, beklenmeyen uzun ömürlülüğe katkıda bulunan birçok faktör bulundu. Ekip tarafından toplanan verilerin tamamı üzerinde eğitilmiş bir makine öğrenme algoritması, dinamik deşarj profillerinin batarya bozulması üzerindeki etkilerini çıkarmaya yardımcı oldu. Örneğin, çalışma kısa ve sert elektrikli araç hızlanmaları ile daha yavaş bozulma arasında bir ilişki buldu. Bu, batarya araştırmacıları tarafından, bu çalışmanın ekibi dahil olmak üzere uzun süreli varsayımlara ters düştü; tepe hızlanma elektrikli araç bataryaları için kötü olarak görülüyordu. Pedala sert bastığınızda yaşlanmayı hızlandırmaz. Aksine, yavaşlatır, Stanford Üniversitesi Mühendislik Okulu'nda malzeme bilim ve mühendislik ile bilgisayar bilimlerinde doktora öğrencisi ve çalışmanın üç baş yazarından biri olan Alexis Geisler açıkladı.

Hızlı DC şarj cihazlarının ve aşırı sıcaklıkların aşırı kullanımından kaçınarak batarya ömrünü daha da uzatabilirsiniz. Kaynak: theconversation.com

Yaşlanmanın İki Yolu

Araştırma ekibi, çok sayıda şarj-deşarj döngüsü nedeniyle batarya ömrü ile zamanla gelen batarya yaşlanması arasındaki farkları da inceledi. Yıllardır kullanılmayan çekmecede duran ev bataryalarınız, en azından çalışırlarsa satın aldığınız zamanki kadar iyi performans göstermezler. Geisler, "Biz batarya mühendisleri, döngü yaşlanmasının, zamana bağlı yaşlanmanın çok daha önemli olduğunu varsaymıştık. Bu, ticari elektrikli araçlar gibi her zaman kullanılan veya şarj edilen otobüsler ve dağıtım kamyonları için çoğunlukla doğru. Elektrikli arabalarını işe gitmek, çocuklarını almak veya alışveriş yapmak için, ancak çoğunlukla kullanmadan veya şarj etmeden tutan tüketiciler için, zaman, döngüye göre yaşlanmanın başlıca nedeni haline gelir." dedi. Çalışma, ticari batarya için en azından, zaman yaşlanması ve döngü yaşlanmasını dengelemek için ortalama deşarj oranı için optimum bir nokta tanımladı. Akıllı olan bu pencere, tüketici elektrikli arabaları için gerçekçi sürüş aralığına düşüyor. Otomotiv şirketleri, yeni bulguları kullanmak ve gerçek dünya koşulları altında batarya ömrünü en üst düzeye çıkarmak için elektrikli araç batarya yönetim yazılımlarını güncelleyebilirler.

Elektrikli araç bataryaları, üreticilerin hızlı laboratuvar testlerine dayalı olarak daha önce tahmin edilenden çok daha uzun sürebilir. Kaynak: arenaev.com

Geleceğe Bakış

Enerji bilimi ve mühendisliği doktora sonrası araştırmacı Li Xu, "Gelecekte, yeni batarya kimyaları ve tasarımlarını gerçekçi talep profilleriyle değerlendirmek gerçekten önemli olacak. Araştırmacılar artık, kimya, malzeme ve hücre seviyelerindeki varsayılan yaşlanma mekanizmalarını yeniden gözden geçirerek daha derin bir anlayış geliştirebilirler. Bu, mevcut ticari batarya yapılarını optimize eden gelişmiş kontrol algoritmalarının geliştirilmesini kolaylaştıracaktır." dedi. Çalışma, etkilerin bataryaların ötesine geçtiğini gösteriyor. Bilim insanları ve mühendisler, ilkeleri diğer enerji depolama uygulamalarına, plastikler, camlar, güneş pilleri ve bazı implantlarda kullanılan biyomalzemeler gibi yaşlanmanın kritik olduğu fizik bilimlerindeki diğer malzemelere ve cihazlara uygulayabilirler. Onori, "Bu çalışma, malzeme bilimi ve kontrol ve modellemeden makine öğrenimine kadar - yenilikleri yönlendirmek için birden fazla uzmanlık alanını entegre etmenin gücünü vurgulu." dedi.