Elektrikli araba aküleri aşırı sıcaklıklardan hoşlanmaz. Onları hem yaz ortasında hem de kış ayazında iklimsel konfor bölgesinde tutmak için verimli termal yönetim gereklidir. Potansiyeli tükenmiş olmaktan çok uzak, üreticiler ve tedarikçiler umut ediyor. Menzile ek olarak, yaklaşan iyileştirmeler her şeyden önce şarj hızını artırmalıdır.
“Pil soğutmaya genellikle yeterince dikkat edilmez. Birçok insan hücrenin kendisine ve kimyasına odaklanır. Ancak soğutma, pilin performansı ve hizmet ömrü için de son derece önemlidir,” diyor tedarikçi Valeo’nun CEO’su Christophe Périllat, yeterince tartışılmadığına inandığı konuyu destekliyor. termal yönetim sistemlerinin en büyük tedarikçileri – ama örneğin modern elektrikli arabanın ilk aşamasına bakıldığında görüldüğü gibi, sebepsiz de değil.
Olumsuz örnek Nissan Leaf: Aşırı ısınan hafıza, elektriği yalnızca salyangoz hızında şarj etti
Örneğin, elektrikli otomobil öncüsü Nissan, pil için iyi sıcaklık düzenlemesinin ne kadar önemli olduğunu zor yoldan öğrenmek zorunda kaldı. Leaf kompakt otomobilin, özellikle uzun mesafelerde soğumayı zorlaştıran pil takımını havalandırmak için aktif soğutması yoktur. Daha sonra hızlı bir şarj istasyonuna giderse, aşırı ısınan pil yalnızca bir salyangoz hızında şarj oluyordu. 50 kW’a kadar teorik olarak mümkün olan şarj gücü yerine, şarj yönetimi yazılımı, akünün zarar görmesini önlemek için gerçek değeri yaklaşık 20 kW’a düşürdü. Bu, konektördeki hizmet ömrünü en az iki katına çıkardı. 2018’den itibaren, hayal kırıklığına uğrayan müşteriler, özellikle ABD’nin sıcak ve sıkışık bölgelerinde Nippon Stromer’ın imajını kemiren – “Watergate” ve “hızlı şarj”, yani hızlı şarjdan türetilen fenomeni “Rapidgate” olarak adlandırdı.
Hızlı şarj ederken çok fazla ısının tehlikeli olduğu gerçeği sadece Nissan için geçerli değil, özellikle yakıt ikmali sırasında sorun haline gelen fiziksel bir ilkedir. “Şarj süresi ne kadar kısa olursa, hücre o kadar fazla ısınır. Onları çok fazla ısıtırsanız içeriden yok edersiniz,” diye açıklıyor Périllat. Hücre ısı duyarlılığı, şarj sürelerinin kısaltılmasının önündeki en büyük engellerden biridir. Araba hızlı şarj istasyonları artık standart olarak 400 kW’a kadar güçle geliyor, ancak birçok araba akü koruma nedenleriyle 200 kW’ın çok altına ayar yapıyor. Gerçekten kısa yükleme süreleri bu şekilde elde edilemez. Nissan, Leaf’teki sıcaklık sorununu biraz daha cömert bir şarj yazılımıyla hafifletti, ancak temel bir teknik müdahale olmadan gerçekten düzeltilemezdi. Bu nedenle Japonlar, en yeni e-mobilleri crossover Ariya ile genellikle endüstri standardı haline gelen sıvı soğutmaya güveniyor.
Sıvı ile aktif sıcaklık regülasyonu olmayan neredeyse hiç elektrikli araba yok
Şu anda Almanya’da bulunan yaklaşık 200 e-araba varyantından yalnızca birkaç model, sıvı kullanan aktif sıcaklık düzenlemesine güvenmiyor. Örneğin Renault, küçük araba Zoe’de hava soğutmasını kullanırken, VW şehir trafiği için optimize edilmiş E-Up’da aktif soğutmadan tamamen vazgeçiyor. Aktif sıvı soğutma, mevcut diğer tüm e-araba modellerinde standarttır. Onların yardımıyla pil yalnızca etkili bir şekilde soğutulamaz, aynı zamanda ısıtılabilir. Bu özellikle sonbahar ve kış aylarında önemlidir, çünkü lityum iyon piller yalnızca 20 ila 40 santigrat derece arasındaki sıcaklık aralığında optimum şekilde çalışır – hem sürüş sırasında enerji dağıtımı açısından hem de her şeyden önce şarj sırasında enerji tüketimi açısından. Bu nedenle daha yeni elektrikli otomobiller, depolama tankını planlanan şarj duruşundan önce ön koşullandırmak için sıcaklık yönetimini de kullanır. Sonraki yakıt ikmali, soğuk bir aküden çok daha hızlıdır.
Aktif sıvı soğutma son yıllarda yerleşmiş olsa da, optimizasyon için hala çok fazla potansiyel var. Périllat, “Mükemmel soğutmaya sahipseniz, daha az verimli soğutmaya göre iki kat daha hızlı şarj edebilirsiniz” diyor. Bu nedenle, Fransız madeni yağ ve enerji şirketi Total Energie ile birlikte Valeo, hücrelerin yeni bir tür dielektrik soğutma sıvısında “banyo yaptığı” yeni bir tür soğutma sistemi geliştirdi. Bu dahili soğutma, harici soğutmaya kıyasla bataryadan özellikle etkili ısı dağılımı sağlamayı amaçlamaktadır. Kısa süre içinde bir dizi lansmanı yapılabilir.
Stuttgart tedarikçisi Mahle, daha yüksek soğutma performansı sağlamak istiyor
Ancak iyileştirmeler, daha az temel müdahalelerle de mümkündür. Stuttgart merkezli tedarikçi Mahle, soğutma sisteminin maliyetlerini ve karmaşıklığını azaltmak ve aynı zamanda verimliliği artırmak için kompakt bir tasarım kullanmak istiyor. Örneğin, ısı eşanjörleri, soğutma sıvısı pompaları, kondenserler, soğutma grupları, sensörler ve valfler tek bir ünitede birleştirilmiştir. Bu, maliyetleri düşürmeli ve verimliliği artırmalıdır. Şirket, tamamen elektrikli ısıtıcı mimarisine kıyasla yüzde 20’ye kadar daha fazla menzil vaat ediyor. Daha yüksek soğutma performansı aynı zamanda hızlı şarj özelliğini de geliştirir.
Ek olarak, termal yönetim sistemleri giderek daha akıllı ve kapsamlı hale geliyor. Örneğin aküden alınan ısı başka bir yerde, örneğin kışın, örneğin bir ısı pompasıyla birlikte iç mekanı ısıtmak için kullanılır. Bu, aracın içindeki ve dışındaki tüm mevcut ısı kaynaklarıyla iç kısmı ısıtmak için yalnızca küçük bir miktar elektriğe ihtiyaç duyar. Tahrik ve iç mekan iklimlendirmesi, yanmalı araçlarda hala açık bir şekilde ayrıyken, mümkün olduğunca verimli ve ucuz çözümler bulmak için elektrikli araçlarda giderek daha fazla birlikte değerlendiriliyor.
Haberler/SP-X
“Pil soğutmaya genellikle yeterince dikkat edilmez. Birçok insan hücrenin kendisine ve kimyasına odaklanır. Ancak soğutma, pilin performansı ve hizmet ömrü için de son derece önemlidir,” diyor tedarikçi Valeo’nun CEO’su Christophe Périllat, yeterince tartışılmadığına inandığı konuyu destekliyor. termal yönetim sistemlerinin en büyük tedarikçileri – ama örneğin modern elektrikli arabanın ilk aşamasına bakıldığında görüldüğü gibi, sebepsiz de değil.
Olumsuz örnek Nissan Leaf: Aşırı ısınan hafıza, elektriği yalnızca salyangoz hızında şarj etti
Örneğin, elektrikli otomobil öncüsü Nissan, pil için iyi sıcaklık düzenlemesinin ne kadar önemli olduğunu zor yoldan öğrenmek zorunda kaldı. Leaf kompakt otomobilin, özellikle uzun mesafelerde soğumayı zorlaştıran pil takımını havalandırmak için aktif soğutması yoktur. Daha sonra hızlı bir şarj istasyonuna giderse, aşırı ısınan pil yalnızca bir salyangoz hızında şarj oluyordu. 50 kW’a kadar teorik olarak mümkün olan şarj gücü yerine, şarj yönetimi yazılımı, akünün zarar görmesini önlemek için gerçek değeri yaklaşık 20 kW’a düşürdü. Bu, konektördeki hizmet ömrünü en az iki katına çıkardı. 2018’den itibaren, hayal kırıklığına uğrayan müşteriler, özellikle ABD’nin sıcak ve sıkışık bölgelerinde Nippon Stromer’ın imajını kemiren – “Watergate” ve “hızlı şarj”, yani hızlı şarjdan türetilen fenomeni “Rapidgate” olarak adlandırdı.
Hızlı şarj ederken çok fazla ısının tehlikeli olduğu gerçeği sadece Nissan için geçerli değil, özellikle yakıt ikmali sırasında sorun haline gelen fiziksel bir ilkedir. “Şarj süresi ne kadar kısa olursa, hücre o kadar fazla ısınır. Onları çok fazla ısıtırsanız içeriden yok edersiniz,” diye açıklıyor Périllat. Hücre ısı duyarlılığı, şarj sürelerinin kısaltılmasının önündeki en büyük engellerden biridir. Araba hızlı şarj istasyonları artık standart olarak 400 kW’a kadar güçle geliyor, ancak birçok araba akü koruma nedenleriyle 200 kW’ın çok altına ayar yapıyor. Gerçekten kısa yükleme süreleri bu şekilde elde edilemez. Nissan, Leaf’teki sıcaklık sorununu biraz daha cömert bir şarj yazılımıyla hafifletti, ancak temel bir teknik müdahale olmadan gerçekten düzeltilemezdi. Bu nedenle Japonlar, en yeni e-mobilleri crossover Ariya ile genellikle endüstri standardı haline gelen sıvı soğutmaya güveniyor.
Sıvı ile aktif sıcaklık regülasyonu olmayan neredeyse hiç elektrikli araba yok
Şu anda Almanya’da bulunan yaklaşık 200 e-araba varyantından yalnızca birkaç model, sıvı kullanan aktif sıcaklık düzenlemesine güvenmiyor. Örneğin Renault, küçük araba Zoe’de hava soğutmasını kullanırken, VW şehir trafiği için optimize edilmiş E-Up’da aktif soğutmadan tamamen vazgeçiyor. Aktif sıvı soğutma, mevcut diğer tüm e-araba modellerinde standarttır. Onların yardımıyla pil yalnızca etkili bir şekilde soğutulamaz, aynı zamanda ısıtılabilir. Bu özellikle sonbahar ve kış aylarında önemlidir, çünkü lityum iyon piller yalnızca 20 ila 40 santigrat derece arasındaki sıcaklık aralığında optimum şekilde çalışır – hem sürüş sırasında enerji dağıtımı açısından hem de her şeyden önce şarj sırasında enerji tüketimi açısından. Bu nedenle daha yeni elektrikli otomobiller, depolama tankını planlanan şarj duruşundan önce ön koşullandırmak için sıcaklık yönetimini de kullanır. Sonraki yakıt ikmali, soğuk bir aküden çok daha hızlıdır.
Aktif sıvı soğutma son yıllarda yerleşmiş olsa da, optimizasyon için hala çok fazla potansiyel var. Périllat, “Mükemmel soğutmaya sahipseniz, daha az verimli soğutmaya göre iki kat daha hızlı şarj edebilirsiniz” diyor. Bu nedenle, Fransız madeni yağ ve enerji şirketi Total Energie ile birlikte Valeo, hücrelerin yeni bir tür dielektrik soğutma sıvısında “banyo yaptığı” yeni bir tür soğutma sistemi geliştirdi. Bu dahili soğutma, harici soğutmaya kıyasla bataryadan özellikle etkili ısı dağılımı sağlamayı amaçlamaktadır. Kısa süre içinde bir dizi lansmanı yapılabilir.
Stuttgart tedarikçisi Mahle, daha yüksek soğutma performansı sağlamak istiyor
Ancak iyileştirmeler, daha az temel müdahalelerle de mümkündür. Stuttgart merkezli tedarikçi Mahle, soğutma sisteminin maliyetlerini ve karmaşıklığını azaltmak ve aynı zamanda verimliliği artırmak için kompakt bir tasarım kullanmak istiyor. Örneğin, ısı eşanjörleri, soğutma sıvısı pompaları, kondenserler, soğutma grupları, sensörler ve valfler tek bir ünitede birleştirilmiştir. Bu, maliyetleri düşürmeli ve verimliliği artırmalıdır. Şirket, tamamen elektrikli ısıtıcı mimarisine kıyasla yüzde 20’ye kadar daha fazla menzil vaat ediyor. Daha yüksek soğutma performansı aynı zamanda hızlı şarj özelliğini de geliştirir.
Ek olarak, termal yönetim sistemleri giderek daha akıllı ve kapsamlı hale geliyor. Örneğin aküden alınan ısı başka bir yerde, örneğin kışın, örneğin bir ısı pompasıyla birlikte iç mekanı ısıtmak için kullanılır. Bu, aracın içindeki ve dışındaki tüm mevcut ısı kaynaklarıyla iç kısmı ısıtmak için yalnızca küçük bir miktar elektriğe ihtiyaç duyar. Tahrik ve iç mekan iklimlendirmesi, yanmalı araçlarda hala açık bir şekilde ayrıyken, mümkün olduğunca verimli ve ucuz çözümler bulmak için elektrikli araçlarda giderek daha fazla birlikte değerlendiriliyor.
Haberler/SP-X