Вчені розробили метод моніторингу стану акумуляторів електромобілів у реальному часі

Німецький науково-дослідний інститут Fraunhofer IFAM (Інститут виробничих технологій та передових матеріалів) презентував інноваційний метод оцінки стану акумуляторних батарей під час їхньої роботи. Розробка може суттєво змінити підходи до управління АКБ в електромобілях, підвищити їхню безпеку та продовжити термін служби.

Що таке імпедансна спектроскопія і в чому проблема?

Найбільш інформативним методом визначення ємності та стану заряду акумулятора вважається імпедансна спектроскопія. Вона дозволяє оцінити стан здоров'я батареї (SoH) та її безпечність.

Однак до цього часу метод мав суттєвий недолік — процедура тривала до 20 хвилин і вимагала, щоб батарея перебувала у стані спокою, тобто не заряджалася і не розряджалася.

Рішення: динамічна імпедансна спектроскопія

Дослідники Fraunhofer IFAM розробили власну версію методу — динамічну імпедансну спектроскопію. Ключова відмінність полягає в тому, що вона дозволяє отримувати точні дані про стан акумулятора безпосередньо під час його роботи у режимі реального часу.

Принцип роботи

На струм заряду або розряду батареї накладається багаточастотний тестовий сигнал. Відповідний сигнал напруги та струму вимірюється до одного мільйона разів на секунду.

Весь масив даних паралельно обробляється спеціальним програмним забезпеченням, яке працює в режимі реального часу. Для роботи з великими обсягами даних науковці також розробили спеціальні алгоритми, що спрощують отримання результатів у реальному часі.

Нові можливості для BMS

Система управління акумулятором (BMS), інтегрована з динамічною імпедансною спектроскопією, отримує якісно новий рівень можливостей:

• Запобігання перегріву. Система здатна фіксувати локальний перегрів окремої комірки під час руху та миттєво вимикати її або знижувати потужність. Це виключає необхідність у традиційних зовнішніх температурних датчиках, які реагують на проблему із запізненням і можуть призвести до небезпечних наслідків.
• Розумне керування зарядкою. Метод допоможе визначати оптимальний режим заряду — надшвидкий або щадний, що зменшує знос батареї.
• Прогнозування ресурсу. Технологія забезпечує детальну картину внутрішніх процесів у батареї та дозволяє прогнозувати потенційний термін служби кожної комірки.

Сумісність і перспективи застосування

Новий метод сумісний з літій-іонними, твердотільними, натрій-іонними та літій-сірчаними акумуляторами, а також з батареями майбутніх поколінь.

Окрім електромобілів, технологія може знайти застосування у системах зберігання енергії, сонячних та вітрових електростанціях.