Otomotiv endüstrisi, elektrikli araçlara doğru yönelirken, dünya çapındaki büyük otomobil üreticilerinin elektrikli modeller geliştirmek ve üretmek için milyarlarca dolar harcamasıyla kritik bir dönüşüm yaşıyor. Volkswagen önümüzdeki beş yıl içinde elektrikli araçlara 86 milyar dolar yatırım yapma sözü verirken General Motors, 2025 yılına kadar elektrikli araçlara ve otonom araçlara 27 milyar dolar yatırım yapma taahhüdünde bulundu. Diğer önemli yatırımlar arasında Ford’un 2025 yılına kadar elektrikli araçlara yaptığı 22 milyar dolarlık yatırım ve Mercedes-Benz’in elektrikli araçlara yaptığı 22 milyar dolarlık yatırım yer alıyor. 2030 yılına kadar elektrifikasyona 47 milyar dolarlık yatırım. Ancak bu şirketlerin de çok iyi bildiği gibi, elektrikli araçların zorlu gereksinimlerini karşılayan piller geliştirmek inanılmaz derecede karmaşık bir iş. Piller hakkındaki tüm abartılı reklamlara rağmen, bunlar hala inanılmaz derecede yeni bir teknolojidir ve nasıl çalıştıkları, nasıl optimize edilebilecekleri ve nasıl daha güvenli ve güvenilir hale getirilebilecekleri hakkında öğrenilecek çok şey var. Bunu akılda tutarak, şirketler pil araştırma ve geliştirmesine yoğun yatırım yapıyor ve tahminler, küresel pil pazarının 2030 yılına kadar 400 milyar dolara ulaşabileceğini gösteriyor.
Akülerinin pazar gereksinimlerini karşıladığından emin olmak için otomotiv şirketleri akü testi ve doğrulamaya yoğun yatırım yapıyor. Bu, hücre düzeyinde, modül düzeyinde ve paket düzeyinde testleri gerçekleştirebilecek gelişmiş laboratuvar tesislerinin oluşturulmasını içerir. Bu tür tesislerin maliyeti onlarca ila yüz milyonlarca dolar arasında değişebilir. Örneğin, General Motors’un Michigan’daki yeni Pil İnovasyon Laboratuvarı’nın maliyetinin 40 milyon dolar olduğu tahmin edilirken, Volkswagen’in Chattanooga, Tennessee’deki Pil Mühendisliği Laboratuvarı’nın 22 milyon dolara ve Ford’un Ion Park laboratuvarının ise 185 milyon dolarlık şaşırtıcı bir maliyete sahip olduğu söyleniyor.

Pil Test Tesislerinde Yatırım Harcamaları
Otomobil üreticileriyle yapılan görüşmelere göre, her araç programı veya platformu için pil testi, hücre düzeyinde karakterizasyon testi için 3-4 hücre tipine bölünmüş yaklaşık 1.000 kanal gerektiriyor. Bu, yalnızca hücre düzeyindeki testler için, otomobil üreticilerinin yalnızca pil döngüleyicilerine (hücrelerin zaman içinde nasıl tepki verdiğini ölçerek pil işlevini ve performansını analiz etmek için pilleri şarj etmek ve boşaltmak için kullanılan bir laboratuvar ekipmanı) en az 6 milyon £ yatırım yapmaları gerekebileceği anlamına gelir. ). Bu kanal talebi, modül düzeyinde ve paket düzeyinde testler dikkate alındığında kolayca dört katına çıkar.
Ayrıca akülerin her koşulda güvenilir bir şekilde çalışabilmesini sağlamak için otomobil üreticilerinin çevre testleri için iklim odaları satın alması gerekiyor. Bu odalar aşırı sıcaklıklar, nem ve yükseklik gibi farklı çevresel koşulları simüle eder. Hücreleri, modülleri ve paketleri barındırmak için farklı boyutlarda bölmelere ihtiyaç vardır. Bu, komodin çekmeceleri kadar küçük odalardan, depolama ünitesi kadar büyük odalara kadar değişebilir.
Otomobil üreticilerinin ayrıca laboratuvarın uygun güvenlik özellikleriyle kurulduğundan da emin olmaları gerekiyor. Bu, kazaları önlemek ve laboratuvarda çalışan personelin güvenliğini sağlamak için gerekli olan yangın söndürme sistemleri, havalandırma sistemleri ve acil kapatma gibi önlemleri içerir.
“Kaba hücre seçimi yapılana kadar bir DVP (Otomotiv Tasarım ve Doğrulama Programı) başlamayacaktır. Yaklaşık. Karakterizasyonu tamamlamak için 10 hücre tipi 3 veya 4’e düşebilir.”- e4Tech 2019 Pil Test Raporu
Operasyonel Harcamalar: Önemli Bir Yatırım
Laboratuvarın bakımının devam eden operasyonel maliyetleri de aynı derecede önemli olabilir. Hücre karakterizasyon testleri genellikle 2-3 ay boyunca 7/24 yürütülürken hücre yaşlanma testleri 12-18 ay boyunca 7/24 yürütülür. Bu, laboratuvarı çalıştırmaya yönelik personel maliyetlerinin uzun süre devam edeceği anlamına geliyor ve bu da laboratuvarı otomobil üreticileri için önemli bir yatırım haline getiriyor. Testin günün 24 saati devam etmesini sağlamak için personel vardiyalarının kullanılması gerekecektir. Laboratuvarın büyüklüğüne ve gerekli testlerin kapsamına bağlı olarak bu sayı kolaylıkla 30 kişilik bir personel sayısına kadar büyüyebilir; bu da yılda yaklaşık 3 milyon £’luk bir genel gideri temsil eder .
Otomobil üreticileri ayrıca akü döngüleyicilerinin, iklimlendirme odalarının ve diğer laboratuvar ekipmanlarının çalıştırılmasıyla ilgili devam eden elektrik ve bakım maliyetlerini de ödemek zorunda kalacak. Bu bileşenler zamanla bozulduğundan ve doğru test sonuçları elde etmek için değiştirilmeleri gerektiğinden, laboratuvar ekipmanı için hücrelerin ve bileşenlerin değiştirme maliyeti buna dahil değildir. Ek olarak, hızla gelişen pil ortamı, yeni kimyasalların sıklıkla tanıtıldığı ve yeni kimyasalların araştırılması, test donanımlarının özelleştirilmesi ve personelin yeni test rejimlerini tasarlayacak şekilde eğitilmesi için daha fazla yatırım yapılması gerektiği anlamına geliyor.
Elektrifikasyona yönelik baskı yoğunlaştıkça, elektrikli araçların kalitesini ve güvenliğini sağlamak için batarya testlerine ve geliştirmeye yatırım yapılması gerekiyor. Bu yüksek maliyetler göz önüne alındığında, pazarda pilleri test etmek, doğrulamak ve modellemek için yeni çözümlere olan ihtiyaç giderek artıyor. Bu çözümler, fiziksel test maliyetini önemli ölçüde azaltabilen simülasyon ve modelleme yazılımının kullanımını içerir.

Modelleme ve Simülasyonun Benimsenmesi
Akü testiyle ilgili yüksek maliyetlerin üstesinden gelmek için otomobil üreticileri alternatif olarak giderek daha fazla modelleme ve simülasyon yazılımı arıyor. Bu yaklaşım, mühendislerin pil tasarımlarını ve performansını çeşitli koşullar altında , pahalı laboratuvar ekipmanına ve kaynaklarına ihtiyaç duymadan sanal olarak test etmelerine olanak tanır. Mühendisler, gelişmiş bilgisayar algoritmalarını kullanarak pillerin davranışını tahmin edebilir, potansiyel sorunları belirleyebilir ve daha iyi performans ve güvenilirlik için tasarımları optimize edebilir.
Modelleme ve Simülasyonun Faydaları
Pil geliştirme sürecinde modelleme ve simülasyon yazılımını kullanmanın birkaç önemli faydası vardır:
-
Maliyet Azaltma : Otomobil üreticileri, pil performansını simüle ederek pahalı laboratuvar ekipmanı ve altyapı ihtiyacını ortadan kaldırabilir. Bu, diğer araştırma ve geliştirme alanlarına kaynak ayırarak önemli tasarruflarla sonuçlanabilir. Ek olarak, otomobil üreticilerinin pil araştırması, test etme ve modelleme yerine temel yetkinliklerine odaklanmasına olanak tanıyor .
-
Daha Hızlı Geliştirme Döngüleri : Modelleme ve simülasyon, potansiyel sorunların ve iyileştirilecek alanların fiziksel testlerden daha hızlı belirlenmesine yardımcı olabilir ve pil tasarımlarında daha hızlı yinelemelere ve iyileştirmelere olanak tanır.
-
Geliştirilmiş Güvenlik : Sanal testler, potansiyel güvenlik sorunlarının sorun haline gelmeden önce belirlenmesine yardımcı olabilir ve piller gerçek dünyadaki durumlarda kullanılmadan önce olası sorunların ele alınmasını sağlar.
-
Çevresel Sürdürülebilirlik : Fiziksel test, modelleme ve simülasyon ihtiyacını azaltarak, enerji tüketiminin ve atık üretiminin azaltılması da dahil olmak üzere pil geliştirmeyle ilişkili çevresel etkilerin en aza indirilmesine yardımcı olabilir.
Elektrifikasyona yönelik baskı ivme kazanmaya devam ettikçe, pil geliştirmede modelleme ve simülasyonun rolü giderek daha önemli hale gelecektir. Otomobil üreticileri, en son teknolojileri benimseyerek şirket içi laboratuvar yatırımlarıyla ilgili maliyetleri düşürürken elektrikli araçlarının güvenli, güvenilir ve verimli pillerle çalıştırılmasını sağlayabilir.