Европейские исследователи представили инновационную технологию мониторинга состояния аккумуляторов в электромобилях и системах возобновляемой энергетики, способную существенно повысить их безопасность, эффективность и срок службы.
Метод, разработанный немецким Институтом технологий и современных материалов Фраунгофера (IFAM), представляет собой усовершенствованную версию импедансной спектроскопии. Импедансная спектроскопия представляет собой метод анализа внутреннего электрического поведения аккумулятора.
Под руководством доктора философии, профессора кафедры систем хранения и преобразования энергии Бременского университета, Фабио Ла Мантия, исследователи сделали импедансную спектроскопию более мощной, быстрой и практичной. Ее можно применять в режиме реального времени во время работы аккумулятора.
До этого этот метод можно было применять к аккумуляторам, не находящимся в работе. А получение результатов занимало около 20 минут. Теперь этот метод можно применять динамически, во время работы аккумулятора.
Импедансная спектроскопия предполагает наложение многочастотного тестового сигнала на стандартный ток во время зарядки или разрядки. Это позволяет исследователям контролировать внутреннее состояние аккумулятора в режиме реального времени, регистрируя до миллиона измерений в секунду.
«Динамическая импедансная спектроскопия открывает новые возможности для оптимизации управления аккумуляторными батареями, тем самым продлевая их срок службы. Она также открывает возможности для использования этих аккумуляторов в критически важных для безопасности программах», — объясняет руководитель проекта, доктор Герман Плетайт.
Исследователи убедились, что все полученные данные по результатам измерений, поступают в систему обработки в реальном времени, где программное обеспечение анализирует изменения импеданса для определения состояния элемента батареи. Для мгновенной обработки такого большого объема данных ученые разработали специальные алгоритмы, которые сокращают объем данных без потери точности.
Таким образом ученым удалось в режиме реального времени получить мгновенный снимок состояния заряда аккумулятора, его работоспособности и общей безопасности. Исследователи утверждают, что системы управления аккумуляторами могут использовать данные об импедансе для мгновенного обнаружения угрозы перегрева ячейки и реагирования на это, снижая мощность или полностью ее выключая. Это устраняет потребность во внешних датчиках температуры, которые обнаруживают нагрев слишком поздно, чтобы предотвратить повреждение ячейки.
Технология также улучшает процедуру зарядки электротранспорта, позволяя системе выбирать между быстрой зарядкой во время коротких остановок и более медленной и полноценной. Это позволяет предотвратить перегрев аккумулятора и уменьшает его износ.
Этот метод также является перспективным для поставщиков возобновляемой энергии, которые используют аккумуляторные батареи для компенсации колебаний потребляемой мощности. Благодаря мониторингу в режиме реального времени эти системы могут оперативнее реагировать на изменения спроса или производства.
По словам исследователей, метод импедансной спектроскопии подходит не только для мониторинга состояния Li-ion-аккумуляторов, но и может применяться к твердотельным, натрий-ионным, литий-серным и другим инновационным типам аккумуляторных систем. По словам Германа Плетайта, подобные системы могут использоваться в электрических самолетах.
Источник: Interesting Engineering
