NETES MÜHENDİSLİK
Profesyonel Üye
Sektörü ileriye götüren (kelime oyunu amaçlı) benzersiz test zorlukları ve çözümleriyle birlikte üç temel otomotiv trendi vardır. Bu trendler, araç elektrifikasyonu ve bataryaları, bağlantılı araba ve onunla birlikte gelen tüm veriler ve son olarak, otonom araçlarda olduğu gibi otomasyondur. Bu üç trend, Tektronix'te Otomotiv Pazarı Segmenti Müdürü Denis Solomon tarafından yapılan isteğe bağlı bir web seminerinin - Otomotivin Geleceği Elektriktir - odak noktasıdır. Bu blog dizisinde, ilk pazar trendi olan elektrifikasyon ve bataryalardan başlayarak üç trendi inceleyeceğiz.
Otomotiv Elektrifikasyonu ve Bataryaları
Elektrikli araçlar ve bataryalarla ilgili en büyük sorulardan biri, tek bir şarjla kapasitenin ve kademenin nasıl artırılacağıdır. Bataryaların verimlilik, hızlanma ve hızlı şarj olma özelliklerine ilişkin KPI'ların yanı sıra menzile ilişkin KPI'lar da vardır. Bugün piyasada gördüğümüz en büyük trendlerden biri lityum iyon bataryalardır, ancak gelecekte solid state bataryalara doğru bir geçiş görüyoruz. Bu, öncelikle ağırlıkta azalma ve yoğunlukta artış sağlayan solid state bataryalarla çalıştırılır ve ağırlık, aracın kademesinde kritik bir faktördür.
Mesafe ve Süre - Batarya Performansı İçin Hangisi Daha Önemli?
Tek bir batarya şarjıyla mesafeyi artırmak için enerji kapasitesinin artırılması gerekir ve bunu yapmanın iki olası yolu vardır. Birincisi, bir araçtaki batarya takımı başına batarya hücresi sayısını artırabilirsiniz, ancak böyle bir yaklaşım için araç fiyatı ve ağırlığı da artacaktır - her ikisi de ürün yelpazesi veya tüketiciler için iyi bir durum değil. İkincisi, saat başına watt olarak ölçülen batarya enerji yoğunluğunu artırabilirsiniz ve aslında bu, sektörün bugün izlediği yoldur.
Pazarın, batarya aralığını artırmayı düşündüklerinde benimsediği bir başka yaklaşım ise, geleneksel hücre modülü paketi yaklaşımından çıkıp modülü tamamen atlayarak Hücreden Pakete doğrudan geçerek aracın ağırlığını azaltmaktır.
Batarya iyileştirmeleri açısından bakılan üç ana şey, saat başına watt artışı, modüllerin hücre modülü paketinden çıkarılması, modülün tamamen atlanması ve verimli enerji dönüşümüdür. Peki, bu üçünün en büyük zorluğu nedir? Gerçekten göze çarpan biri var mı? İlk olarak batarya özelliklerine bakalım.
5 EV Batarya Özelliği
Bir bataryada dikkate alınması gereken beş temel özellik vardır:
- Enerji yoğunlukları
- Maliyetleri
- Aracı ne kadar hızlı şarj edebilir ve çalıştırabilir oldukları
- Uzun ömürlü olmaları
- Güvenlikleri
Örneğin, otomotiv uygulamalarının bir bataryanın takvim ömrü gibi daha katı teknik gereksinimleri vardır - 10 ile 15 yıl dayanmaları gerekir. Ek olarak, 30 ile 52 santigrat derece arasındaki bir sıcaklık aralığında çalışabilmeleri gerekir. Son olarak, kilovat saat başına yüz dolardan daha ucuza mal olmaları gerekir. Tek bir batarya teknolojisinin veya kimyasının bu beş özelliğin tümü için gereken seviyelerde performans göstermesi çok zor olacaktır.
Lityum-iyon bataryaların göze çarpan tek dezavantajı, aşırı ısınma eğiliminde olmaları ve çok yüksek gerilimlerde kolayca zarar görebilmeleridir. Bataryanın ömrü boyunca, enerji depolama kapasitesi de azalabilir. Gelecekte, solid state bataryalara geçtiğimizde, bu değiş tokuşlardan bazıları artık endişe kaynağı olmayacaktır.
Güç Aktarma Organı ve Batarya Çevresindeki Ölçüm Zorlukları
Güç aktarma organı tarafında, bir elektrik motorunun gücü ve verimliliği, batarya deposunu değerlendirmek ve onunla etkileşim kurmak için belirleyici değişkenleri temsil eder ve elektrikli aracın kilometresini ve kademesini belirler. Aktarma organı tarafında, mekanik ölçümler, DQ ölçümü, DQ sıfır ölçümleri ve elektriksel ölçümler gibi bazı belirli ölçümler, enerji dönüşüm verimliliklerini belirlemede çok önemlidir. Batarya tarafında, hücre seviyesi, modül seviyesi ve sistem seviyesi için farklı test yöntemleri geliştirilmiştir. Hücre seviyesinde kullanılan cihazların aynısı, paketledikten sonra sistem seviyesinde de kullanılabilir. Batarya ile ilgili yaygın ölçümlerden bazıları, iç direnç ölçümü (bu bir DC ölçümüdür), açık devre gerilimi (bu, bir miktar gevşeme süresinden sonra bataryanın terminallerindeki geriliminin bir ölçümüdür) civarındadır. Bugün otomotiv uygulamalarında kullanılan lityum iyon bataryaları bu şekilde karakterize ediyoruz. Diğerleri, birkaç isim vermek gerekirse, kaçak akım, şarj ve deşarj darbeleridir.
Otomotiv Sistemleri Ölçümleriyle İlgili Zorluklar
Batarya üreticileri, bataryanın kullanım ömrünü artırmaya ve şarj süresini ve enerji yoğunluklarını azaltmaya odaklanıyor. Bu nedenle, bir batarya paketi seviyesi düşündüğümüzde, diğerlerinden daha önemli olan bazı otomotiv testleri vardır ve bunlardan bazıları, Keithley 2400 grafik serisi SMU kullanan bara kaynağı ile ilgilidir. Tüm bu farklı bataryaları bir araya getirdiğimizde, aşırı ısı üretebilecek ve bataryanın düşük performans göstermesine ve hatta arızalanmasına neden olabilecek yanlış kaynakları kontrol etmemiz gerekir.
Ardından sıcaklık ve çevre testleri ile kendi kendine deşarj testleri vardır. Batarya paketinin şarj durumunu ve sağlık durumunu oturup izleyen akıllı bir sistem olan batarya yönetim sistemi testleri, karşılanması gereken standartlara sahiptir.
Uygunluk Testleri Standartları
EV pazarını önemli ölçüde artırmak için, batarya teknolojisindeki gelişmeler tek başına yeterli değildir. Kritik olan hükümet düzenlemeleri ve standartları vardır. Ayrıca, araç menzili konusunda sürücü endişesini azaltmak için bir şarj altyapısına ihtiyaç vardır. Tektronix söz konusu olduğunda, bir dizi standart kuruluşunun üyesiyiz ve bu yeni ortaya çıkan ölçüm bilimlerinin bazılarında araştırmaların ilerletilmesine aktif olarak katılıyoruz. Örneğin Tektronix, JEDEC komiteleri, JC-70, 70.1, 70.2 çalışma gruplarının bir üyesidir. Ve yakın zamanda bir endüstri konsorsiyumu olan APEC 2022'de, 5 serisi B MSO kullanan bir motorun mekanik performansına bakan kritik bir ölçüm olan DQ0 hakkında üç fazlı bir motor raporu sunduk. Yeni ölçümler tasarlanıyor ve belirleniyor ve Tektronix, tüm bu alanları doğru ve güvenilir bir şekilde ölçtüğümüzden emin olmak için endüstri ortaklarımız ve standart kuruluşlarımızla yakın bir şekilde çalışıyor.
Batarya Talebi Tavan Yapıyor
Bazı sektör tahminlerine göre, batarya pazarının 2030'a kadar yaklaşık %30 YBBO oranında büyümesi ve yaklaşık 4.000 gigawatt-saat kapasiteye ulaşması bekleniyor - bu, önümüzdeki 10 yıl içinde yaklaşık 90 ek gigafactories eşdeğeridir. Şu anda, batarya pazarı çoğunlukla, batarya üretimi için gerekli olan ham malzemenin çoğuna sahip olan Çin'in hakimiyetindedir.