Yeniden yapılandırılabilir EV bataryası modelde %20’den fazla daha uzun ömür sunabilir

© A. Krivonosov

Tek bir yıpranmış hücre, diğer hücreler hâlâ sağlıklı olsa bile bir elektrikli otomobil bataryasının toplam ömrünü sınırlayabilir. İsveç’teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi araştırmacıları, zayıflayan hücreleri devre dışı bırakıp kalan kapasiteyi kullanmaya devam edebilen yeniden yapılandırılabilir bir mimariyi değerlendirdi. 80 kWh batarya ve yılda 12.000 km kullanım varsayımında batarya değişimi yaklaşık 14 ay ertelenebildi.

Geleneksel batarya paketlerinde elektrik bağlantıları büyük ölçüde sabittir; bu nedenle en zayıf hücre bütün bir seri diziyi sınırlandırabilir. İncelenen tasarım, yıpranmış bir hücreyi veya hücre grubunu izole edip akımı kalan elemanlar üzerinden yönlendirebilen elektronik anahtarlar ve kontrol mantığı ekliyor.

Nature Communications’ta yayımlanan çalışma, en ayrıntılı ve idealize yapılandırmanın bazı yüksek voltajlı bataryalarda ömrü %20’den fazla artırabileceğini gösterdi. Etki, seri bağlı çok sayıda hücre kullanan elektrikli kamyonlarda ve uzun menzilli otomobillerde daha belirgin oldu. Araştırmacılar, %20’nin üzerindeki kazancın teorik bir üst sınır olduğunu vurguluyor; çünkü model her hücrenin ayrı ayrı kontrol edildiğini varsayıyor. Hücre gruplarını yöneten daha pratik sistemler daha az elektronik gerektiriyor, ancak daha küçük bir kazanç sağlıyor.

Maliyet tarafında da bir denge var. Güncel bileşen tahminlerine göre ek elektronik, paket maliyetini yaklaşık %9 artırıyor. Araştırmacılar yaklaşık başa baş noktasını %12 civarında hesaplıyor; bunun üzerinde kullanım ömrü boyunca ekonomik avantaj daha az olası hâle geliyor. Daha sağlam bir model senaryosu yaklaşık %7’nin altında ek maliyet, 50 kWh’nin üzerinde kapasite ve yılda 12.150 km’nin altında kullanım öngörüyordu. Mevcut donanım hesabı ayrıca yalnızca yaklaşık 1.000 set üretimine dayanıyor; bu da prototipe yakın bir ölçek anlamına geliyor.

Teknoloji, hücre sağlığını sıradan biçimde teşhis etmekten daha ileri gidiyor. Sistem yalnızca bozulmayı tespit etmekle kalmamalı, bataryanın elektriksel bağlantılarını dinamik olarak değiştirmeli ve zayıf hücreleri veya grupları aktif devreden çıkarmalı.

İncelenen mimariyi tam olarak kullanan seri üretim bir binek otomobil veya kamyon henüz yok. Deneysel sistemler ve demonstratörler mevcut; Chalmers, Volvo SmartCell’i ve büyük bir otomobil üreticisinin bir prototiple yaptığı yol testlerini örnek gösteriyor. Bu nedenle model sonuçları günümüzdeki seri üretim EV bataryalarına doğrudan uygulanmamalı. Çalışma daha çok, batarya paketini daha uzun süre kullanmanın ve birkaç hızlı yaşlanan hücrenin bütün paketin erken değiştirilmesine yol açma riskini azaltmanın olası bir yolunu gösteriyor.