Mobil elektrikli araçların enerji depolaması nasıl uygulanır?

Enerji depolaması mobil elektrikli araçlar esas olarak piller aracılığıyla gerçekleştirilir. Pil, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bir cihazdır ve en yaygın olanı lityum iyon pildir.

Mobil elektrikli araçlarda kullanılan lityum iyon piller genellikle birden fazla hücreden oluşur. Her hücre, pozitif ve negatif malzemelerle sarılmış bir ayırıcı ile bağlanır. Katot malzemesi genellikle lityum kobalt oksit, lityum manganat vb. gibi oksitleri kullanır ve negatif elektrot malzemesi genellikle grafit kullanır.

Lityum iyon pillerin enerji depolama süreci basitçe iki aşamaya ayrılabilir: şarj etme ve boşaltma. Şarj sırasında, güç kaynağı elektriği pilin pozitif elektrotundan geçirerek lityum iyonlarının pozitif ve negatif elektrotlar arasında geçiş yapmasına neden olur. Bu sırada lityum iyonları pozitif elektrottan ayrılır, elektrolitteki iyonlar aracılığıyla negatif elektrota taşınır ve negatif elektrot malzemesinin grafiti içine gömülür. Aynı zamanda aküdeki elektrolitteki pozitif iyonlar da elektrotlar arasındaki elektriksel nötrlüğü korumak için hareket eder.

Depolanan elektrik enerjisine ihtiyaç duyulduğunda, cihaza negatif elektrottan akım girer ve lityum iyonları negatif elektrottan ters yönde pozitif elektrotlar arasındaki elektrolite ve ardından pozitif elektrot malzemesine doğru hareket eder. Bu işlem sırasında lityum iyonlarının hareketi elektrik akımının akışına neden olur ve depolanan elektrik enerjisinin açığa çıkmasına neden olur.

Mobil elektrikli araçların akü enerji depolamasında akü kapasitesi ve voltajı gibi bazı temel göstergelerin de dikkate alınması gerekir. Kapasite, bir lityum iyon pilin depolayabileceği ve serbest bırakabileceği elektrik enerjisini ifade eder ve genellikle amper-saat (Ah) cinsinden ölçülür. Voltaj, lityum iyon pilin elektrik enerjisinin potansiyel farkıdır. Genellikle 3,7V, 7,4V gibi DC voltajı kullanılır.

Mobil elektrikli araçlarda verimli enerji depolama ve deşarjı sağlamak için akü yönetim sisteminin (BMS) desteğine de ihtiyaç vardır. BMS, pilin güvenliğini sağlayabilen, ömrünü uzatabilen ve enerji verimliliğini artırabilen, pil takımının izlenmesinden ve yönetilmesinden sorumlu bir cihazdır.

BMS temel olarak sıcaklık sensörlerini, akım sensörlerini, voltaj sensörlerini ve kontrol çiplerini içerir. Sıcaklık sensörü, aşırı ısınmayı veya aşırı soğumayı önlemek için pil takımının sıcaklığını izlemek için kullanılır; akım sensörü, akımın güvenli bir aralıkta olduğundan emin olmak için pil takımının şarj ve deşarj akımını tespit etmek için kullanılır; voltaj sensörü, pil takımının aşırı şarj edilmediğinden veya aşırı şarj edilmediğinden emin olmak için pil takımının voltajını izlemek için kullanılır. Kontrol çipi, sensör verilerinin toplanmasından ve pilin algoritmalar aracılığıyla yönetilmesinden ve kontrol edilmesinden sorumludur.

Ayrıca lityum iyon pillerin enerji depolama verimliliğini artırmak için pil şarj ve deşarjının optimum kontrolü de gereklidir. Örneğin şarj sırasında sabit akım şarjı ve sabit voltaj şarjı kullanılabilir ve deşarj sırasında deşarj akımı ve voltajı ihtiyaca göre ayarlanabilir. Şarj ve deşarj sürecini makul şekilde kontrol ederek akünün enerji dönüşüm verimliliği en üst düzeye çıkarılabilir ve akünün servis ömrü uzatılabilir.

Genel olarak konuşursak, mobil elektrikli araçların enerji depolaması lityum iyon piller aracılığıyla sağlanır. Bu piller elektrik enerjisini depolar ve gerektiğinde onu serbest bırakır. Pil yönetim sisteminin desteği sayesinde pilin güvenliği ve performansı sağlanabilir. Aynı zamanda şarj ve deşarj kontrolü optimize edilerek enerji depolama verimliliği artırılabilir ve pil ömrü uzatılabilir. Enerji depolama teknolojisinin sürekli gelişimi ve yeniliği, mobil teknolojilerin geliştirilmesini ve uygulanmasını daha da teşvik edecektir.