Soğuk bir sabah hızlı şarj istasyonuna ulaşan elektrikli otomobilin beklenenden yavaş şarj olması, bataryanın sıcaklığıyla bağlantılı olabiliyor. Birçok model, şarj noktası navigasyonda hedef olarak seçildiğinde yol boyunca bataryayı şarja hazırlıyor. Tesla, kullanım kılavuzunda bu işlemin istasyona varmadan 30-45 dakika önce yapılmasını öneriyor. Porsche de hazırlık yapılmadığında şarj gücünün düşebileceğini belirtiyor.
Bu hazırlık, bataryanın termal yönetim sisteminin görevlerinden biri. Modern elektrikli araçların çoğunda soğutucu sıvı, bataryayla temas eden borulardan veya metal plakalardan pompalanıyor. Hücrelerden alınan ısı, radyatöre ya da aracın klima sistemine taşınıyor. Amaç yalnızca yüksek sıcaklığı düşürmek değil; batarya paketinin farklı noktaları arasındaki sıcaklık farkını da sınırlamak.
Sıcaklık, bataryanın ömrünü ve şarjını etkiliyor
Filo yönetimi şirketi Geotab'ın 22.700'den fazla elektrikli aracı kapsayan araştırmasında, batarya sağlığındaki yıllık ortalama kayıp yüzde 2,3 olarak ölçüldü. Sıcak iklimlerde kullanılan araçlarda kayıp, ılıman bölgelerdekilere göre yılda yaklaşık 0,4 yüzde puan daha yüksekti. Gücü 100 kW'ın üzerindeki hızlı şarj cihazlarını sık kullanan araçlarda yıllık kayıp yüzde 3'e ulaşırken bu cihazları nadiren kullananlarda yüzde 1,5 seviyesinde kaldı.
Araştırmadaki ortalama kayıp hızı esas alındığında, bir bataryanın on yıl sonunda sağlığının yaklaşık yüzde 77'sini koruması mümkün. Bununla birlikte hızlı şarj sırasında batarya paketinden 300 amper veya daha yüksek akım geçmesi, uzaklaştırılması gereken önemli miktarda atık ısı oluşturuyor. Energies dergisinde 2021'de yayımlanan bir inceleme, bir hücre içindeki sıcaklık farkının 5 santigrat dereceyi aşmasının yaşlanmayı yüzde 25 hızlandırabildiğini ortaya koyuyor.
Düşük sıcaklık da farklı sorunlar yaratıyor. Soğuk bataryada iç direnç yükseliyor; hızlı şarj sırasında hücre elektrotlarında metalik lityum birikmesi görülebiliyor. Recurrent'ın ABD'deki 30.000'den fazla elektrikli araç üzerinde yaptığı araştırmada, donma noktasında ortalama menzil ideal koşullardaki değerin yüzde 78'i, eksi 7 santigrat derecede ise yaklaşık yüzde 70'i düzeyindeydi. Soğukta tüketilen ilave enerjinin yaklaşık üçte ikisi kabini ısıtmak için kullanılıyor.
Hava, sıvı ve doğrudan klima soğutması
Elektrikli araçlarda kullanılan çözümler zaman içinde değişti. İlk Nissan Leaf, 2010'da 24 kWh kapasiteli bataryası için pasif hava soğutmasını kullanırken Tesla, GM ve Ford sıvı sistemleri tercih ediyordu. Nissan'ın 2025'te tanıttığı üçüncü nesil Leaf ise 75 kWh kapasiteli, sıvıyla soğutulan bataryaya geçti.
Sıvı soğutmanın yaygınlaşmasının nedenlerinden biri enerji ihtiyacı. Energies'teki incelemeye göre bu yöntem, batarya paketini aynı sıcaklıkta tutmak için hava soğutmasına kıyasla iki ila üç kat daha az enerji gerektiriyor. Günümüzde elektrikli araçların çoğunda sıvı soğutma kullanılıyor.
Bazı üreticiler farklı yollar izliyor. BMW i3'te ayrı bir soğutucu sıvı devresi yerine klimanın soğutucu akışkanı doğrudan bataryaya yönlendiriliyor. McLaren Speedtail'de ise hücreler elektriksel olarak yalıtkan bir yağın içine yerleştiriliyor. İncelemede aktarılan simülasyonlar, bu tür daldırmalı soğutmanın ısıyı soğutma plakalarına göre üç kata kadar daha iyi aktarabildiğini gösteriyor.
Bataryadan alınan ısı yeniden kullanılabiliyor
Soğutma devresi, hafif yüklerde radyatörden yararlanırken hızlı şarj gibi daha yoğun koşullarda bir ısı eşanjörü üzerinden klimaya bağlanabiliyor. Yeni Leaf, evde şarj sırasında şarj cihazından çıkan ısıyı bataryayı ısıtmak için kullanıyor. Tesla Model Y'deki Octovalve adlı valf ise soğutucu sıvıyı motorlar, batarya ve elektronik bileşenler arasında yönlendiriyor.
General Motors, Ultium ısı pompasının batarya, güç elektroniği ve yolcuların vücutlarından gelen atık ısıyı kabini ısıtmak için topladığını, bunun menzile yaklaşık yüzde 10 katkı sağladığını belirtiyor. Isının kontrolü güvenlik açısından da önemli. Çin'deki yeni kurallar, bir hücre termal kaçak yaşadığında yeni elektrikli araçların bataryalarının alev almadığının veya patlamadığının gösterilmesini şart koşuyor. Bu koşulun karşılanması, soğutma ve yalıtımın ısının diğer hücrelere yayılmasını durdurmasına bağlı.
