Dolma süreleri yarıya indi

ABD’li bilim insanlarının yeni geliştirdiği karışık matematiksel hesaplama algoritmaları, yeniden doldurulabilen lityum iyon pillerin dolma süresinin yarıya indirilmesinin ve üretim maliyetinin yüzde 25 oranında azaltılmasının önünü açtı.

Biliminsanları, lityum iyonlarının pilin içindeki yerlerini hesaplamak konusunda daha hassas veriler elde edilmesini sağlayarak pilin doluş süresini daha verimli hale getiren algoritmalar sayesinde pillerin doluş süresinin 15 dakikaya kadar indirebileceğine dikkati çekti.

Sözkonusu algoritmalar San Diego California Üniversitesi’ne bağlı Jacobs School of Engineering Yüksek Okulu’ndan bir araştırma grubu tarafından geliştirildi.

Profesör Miroslav Krstic ve Jacobs School Mekanik ve Uzay Mühendisliği Bölümü’nün doktora sonrası öğrencisi Scott Moura, buldukları algoritmalar ile ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı ARPA-E araştırma kurumunun verdiği 460 bin dolarlık
ödüle layık görüldü.

Toplam 9,6 milyon dolarlık ödülün geri kalan kısmı ise hesaplama algoritmalarının daha da geliştirilmesi ve bu algoritmaları kullanacak teknolojilerin tasarlanması amacıyla otomotiv ürünleri tedarikçisi Bosch şirketi
ve pil imalatçısı Cobasys şirketi arasında paylaştırıldı.

Krstic, yaptıkları keşfe ilişkin yaptığı açıklamada, ”Bu araştırma, matematik modellere dayalı, ileri hesaplama algotirmalarıyla pillerin daha hızlı dolmasına ve daha güçlü eletrik motorları üretilmesine imkan sağlayacak” dedi.

Eski teknolojide imalatçıların pilin durumunu ve sağlamlığını ölçmede çoğunlukla pil üzerindeki voltaj ve akımdan yararlandıklarını, ancak bunların son derece basit ölçümler olduğunu anlatan Krstic, bu ölçümlere dayalı üretilen aşırı tasarım ürünü büyük boyutlu pillerin daha ağır ve masraflı olmasının yanı sıra benzinle güçlendirilmiş araçlara oranla daha uzun sürede dolduğuna işaret etti.

Japon otomobil şirketi Toyota’nın da yakın bir zamanda, tamamen elektrikle işleyen ”eQ” adlı ikinci arabasının toplu üretimini, araçların pillerinin dolma süresinin uzunluğu da dahil olmak üzere elektrikli araç teknolojisinin güvenilirliğinden duyulan kaygılar nedeniyle iptal ettiği biliniyor.

ALGORİTMANIN FAYDASI NE?

Lityum iyon pillerinin daha verimli olması için pillerdeki voltaj ve akımı ölçmek yerine daha önce hiç düşünülmemiş bir yaklaşıma başvuran Krstic ve Moura, lityum iyon pilinin içinde fiziki olarak ne olup bittiğini hesap edebilecek gelişmiş algoritmalar tasarladı.

Artı uç (anot), eksi uç (katot) ve bunları birbirinden ayıran 3 ayrı katmanın bulunduğu silindir biçimindeki lityum iyon pillerde, pil tamamen dolduğunda lityum iyonları artı uçta toplanıyor. Artı uçtaki iyonların 2 eksi uca hareketini zorlayacak şekilde tasarlanmış piller, iyonların artı uçtan eksi uca hareketleriyle bağlı bulundukları araca enerji veriyor.

Pilin düzgün şekilde çalıştığını belirlemede iyonların artı uçta nerede bulunduğunun saptanması önem taşıyor. Ancak bunun, son derece gelişmiş ekipmanlarla bile ölçülmesi son derece zor.

İyon parçacıklarının yükünü sadece pilin voltajını ölçerek hesap etmek, tıpkı sinema girişinde bilet kesen biletçinin, hangi izleyicinin hangi koltuğa oturacağını sinema girişindeki sıranın hareket hızını izleyerek hesap etmeye
çalışmasına benziyor. Bu benzetmede iyon parçacıklarını, çeşitli sıralardaki koltuklarına doğru ilerleyen seyirciler temsil ediyor.

Krstic ve Moura tarafından geliştirilen algoritmalar iyon parçacıklarının pil içindeki yerini hesaplamada kullanılıyor ve sinema salonu örneğinde olduğu gibi bu algoritmalar sayesinde sinemadaki tüm sıralar güvenli ve verimli bir şekilde doldurulabiliyor.

Söz konusu model sayesinde ayrıca, tıpkı sinemadaki hangi koltukların bozulduğunu ve tamir edilmesi veya yeni koltukla değiştirilmesi gerektiğinin hesaplamasında olduğu gibi zaman içinde pilin sağlamlığında oluşan değişiklikler
hesap edilebiliyor.