Teknik: Bataryalar ve Tesla Bataryalarının Gerçek Kapasiteleri

tesla-pil

Bu yazım ilgililer ve elektrikli otomobilleri detaylı anlamak isteyenler için. Elektrikli arabaların kalbi; bataryalar. Seri ve paralel bağlanmış yüzlerce pilden, onları yöneten, soğutan, ısıtan, kısaca ona bakan sistemlerden oluşurlar. Ancak piller içine konulan ve kullanımda içinden çıkartılabilen enerji, sezgisel olanın tam tersine, her zaman farklı olur. Yani sürahiye 1 litre su koydum, 1 litre suyu daha sonra doldurabilmeliyim mantığından oldukça uzak.

Hava sıcaklığı, kullanımın sertliği, klima/ısıtma kullanımı, pil kapasite kaybı vs. gibi birçok net belirlenemeyen faktör pillerden alınan enerjiyi hep farklı kılıyor. Şimdi birkaç faktörün ayrımına varalım;

  • Voltaj: Pillerde depolanan enerji her zaman DC’dir. DC voltaj, elektrik gerilimi, potansiyel.
  • Akım: Amper cinsinden ölçülür ve işi gerçekleştiren elektrik akımıdır.
  • kW: Yapılan işte kullanılan güç. Beygir gibi. Voltaj X Akım ile ölçülür. Misal 4V, 2A = 8watt. 1kW = 1000Watt
  • kWh: Yapılan en büyük hata. KW İLE KWH FARKLIDIR. kWh bir enerji ölçü birimidir ve batarya kapasiteleri genelde onunla ölçülür. Hız, mesafe gibi düşünülebilir. Mesela 30km hız ile yarım saatte 15km giderim, 15km hız ile 1 saatte 15km giderim. Hızım farklı ama mesafem aynıdır. Burada hız kW, mesafe kWh oluyor. 1 saat boyunca 3kW güç uygularsanız 3kWh enerji harcamış olursunuz, ya da yarım saat 6kW güç uygularsanız yine 3kWh harcamış olursunuz.

Şimdi. İlk paragrafta belirttiğim gibi her koşul ve şartta aynı bataryanın kapasitesi farklı oluyor. Bu sebepten kapasiteyi anlatmak için nominal değerler üzerinden bir bilgi verilir. Ancak genelde bu kapasitenin de altında kalınır. Mesela ortalamada tüm lithium-ion piller tam doluyken 4.2V, tamamen boşken de 3V civarında olurlar. Nominal voltaj değerleri de 3.75V gibi bir değerde olur. Akım cinsinden de bir pil 2Ah 1)Ah: Amper saat. kWh gibi, bir saat boyunca 2A çekilebilmesi, ya da yarım saat boyunca 4A çekilmesi, 2 saat boyunca 1A çekilebilmesi vs. nominal akım kapasitesine sahip diyelim. Bu durumda 3.75V nominal x 2Ah nominalden = 7,5Wh (0,0075kWh) kapasiteye sahip olması anlamına gelir.

Ama aynı pilin boşalım grafiğine aşağıda bakarsak farklı güçlerde farklı kapasite verdiğini görebiliriz. 2)Burada verilen C oranı, kapasiteye kıyasla yüklenen akım. 2Ah’lik bir pilin 2C’de boşalması sürekli 4A akım uygulanması, 0.5C ise 1A akım uygulanması Bu yüzden nominal 3.75 x 2 sadece bir baz noktası oluşturuyor. Grafikte de görüleceği üzere gerçek kapasite grafiğin altında kalan alan. Yüksek akım çekildiğinde kapasitenin düşüşü göze çarpıyor.

battery-discharge

Dönelim Tesla’ya

Bu kadar ders yeter. Tesla bildiğiniz gibi şuan 60-75-90-100 olmak üzere 4 farklı batarya opsiyonu sunuyor. Bu bataryaları da 60kWh, 100kWh vs. olarak pazarlıyor. Tesla forumlarında Wk057 (Wizkid) olarak bilinen Jason Hughes Tesla’nın batarya yönetim sistemi BMS’i kırarak Model S ile Model X’te sunulan bataryaların gerçek kullanım kapasitelerini ortaya çıkardı. Maalesef ki Tesla pazarlama için, hiç gereği yokken batarya kapasitelerini gerçeğin üzerinde yazmış. Yeni 100kWh’lık batarya ile bu düzelmiş olsa da maalesef eskileri böyle değil. Aşağıda bahsettiğim kapasiteler bile nominal değerler üzerinden verilmiş. Onların üzerinden kullanılabilir kapasite de üreticinin sağlıklı aralık olarak belirlediği, sürüş için harcanmasına izin verilen kapasite. Brüt kapasite üzerinden en üst ve en alttan bir kısım kapasitenin kullanımı pillerin ömrünün uzun olması için kısıtlanır.

Gerçek Tesla Batarya Kapasiteleri
Batarya Nominal Gerçek Kapasite Kullanımına İzin Verilen Kapasite
2012-2015 60 61kWh 58.5kWh
85/P85+/P85D/85D 81.5kWh 77.5kWh!
Orijinal 70 71.2kWh 68.8kWh
75/75D 75kWh 72.6kWh
Yazılım limitli 60 75kWh 62.4
90D/P90D 85.8kWh 81.8kWh
P100D/100D 102kWh 98kWh(hatadan dönülmüş)


SAĞLAMA;

Model S tabanını oluşturan batarya ve 16 modülü.

Model S tabanını oluşturan batarya ve 16 modülü.

Bu rakamlar direkt olarak Tesla’nın batarya yönetim sistemi, BMS’ten alınma nominal değerler. Tesla’nın batarya mimarisini bildiğimiz için sağlama da zaten bize aynı sonucu veriyor;

  • 85’te kullanılan orijinal piller 3100mAh kapasiteye sahip, 3.75V nominallik Panasonic piller. 3)üstteki resimde gördüğünüz
  • Her grupta 74 pil paralel bağlanıyor. 3.75V, 229.4Ah kapasiteli bir grup oluşuyor.
  • Her grubun 6 tanesi seri bağlanıp voltaj artırılıyor, 22.5V, 229.4Ah = 5.1kWh’lık 1 modül oluşuyor.
  • Bataryada toplam 16 modül var, hepsi seri bağlı. Toplam 360V, 229.4Ah oluyor. Bu da 82,5kWh demek.

Gördüğünüz gibi maalesef, özellikle 85’lik (en çok satan) bataryalarda nominal olarak bile kullanılabilecek kapasite 77kWh. Özellikle araçların ilk 50,000km’de %5 gibi bir kapasite kaybı yaşadığını da hesaba katarsak, radyo, silecekler, ısıtma gibi enerji tüketen kalemlerin de olduğu, dur kalk ile gidilen ya da otobanda hızlı gidilen bir durumda P85D kullanıcısı birinin alabileceği enerji iyi ihtimalle 70kWh civarında olacaktır. Bu da 200Wh/km tüketim ile 350km mesafe anlamına gelir.


SÖZÜN ÖZÜ;

Yani esasında 85 ile 100, veya 90 ile 100 arasında fark görünenden çok daha fazla. Aynı şekilde giriş paketlerinde de 60, 75’e kıyasla cok daha iyi fiyat/performansa sahip bir seçenek. 60’dan 75’e geçerken 15kWh satın alıyor gibi görünseniz de aslında sadece 10 alıyorsunuz. 90’dan 100’e geçerken de 10 alıyor gibi gözükseniz de 17kWh satın alıyorsunuz.


Bazı üreticiler pillerini gerçek kullanılabilen kapasiteleri ile pazarlasalar da bazıları brüt üzerinden gidebiliyor. Kıyasen;

  • 2017 BMW i3 94Ah: 33kWh kapasite, 27.2kWh kullanılabilir.
  • 2017 Renault ZOE 40: 45.5kWh kapasite, 41kWh kullanılabilir. (Tesla mantığı ile Renault ZOE 50 adı verilebilirdi)
  • Orijinal Renault ZOE: 25kWh kapasite, 22kWh kullanılabilir.

Referanslar   [ + ]

1. Ah: Amper saat. kWh gibi, bir saat boyunca 2A çekilebilmesi, ya da yarım saat boyunca 4A çekilmesi, 2 saat boyunca 1A çekilebilmesi vs.
2. Burada verilen C oranı, kapasiteye kıyasla yüklenen akım. 2Ah’lik bir pilin 2C’de boşalması sürekli 4A akım uygulanması, 0.5C ise 1A akım uygulanması
3. üstteki resimde gördüğünüz

Bunlar da hoşunuza gidebilir...

Ana sayfa Forumlar Teknik: Bataryalar ve Tesla Bataryalarının Gerçek Kapasiteleri

Bu konu 1 yanıt ve 2 izleyen içeriyor ve en son Untitle’in profil fotoğrafı Untitle tarafından 14/02/2017 at 11:16 tarihinde güncellendi.

1 yazı görüntüleniyor (toplam 1)
1 yazı görüntüleniyor (toplam 1)

Bu konuyu yanıtlamak için giriş yapmış olmalısınız.