Исследователи из Швеции разработали архитектуру аккумулятора для электромобилей, которая позволяет обходить ослабевшие ячейки и продолжать использовать остальные. Согласно компьютерному моделированию, такой подход при определенных условиях способен увеличить срок службы батареи более чем на 20% и снизить общие расходы на протяжении ее эксплуатации.
В обычном аккумуляторе множество отдельных ячеек соединены в общую систему. Со временем они изнашиваются с разной скоростью: одни теряют емкость быстрее других, а некоторые начинают сильнее сопротивляться прохождению электрического тока. В результате даже несколько слабых ячеек могут ограничивать работу всей батареи. Когда они достигают установленного предела износа, аккумулятор приходится заменять, хотя остальные элементы еще способны работать.
Инженеры предложили изменить сам принцип соединения ячеек. Их архитектура предусматривает электронные переключатели, которыми управляет система контроля аккумулятора. Она может менять электрические соединения и обходить ячейки, которые хуже справляются с нагрузкой. При этом остальные продолжают работать, а вся батарея меньше зависит от состояния отдельных элементов.
Ученые проверили подход с помощью масштабного компьютерного моделирования. Они рассматривали разные типы ячеек, конфигурации аккумуляторов и сценарии старения. В расчетах использовались модели, проверенные экспериментальными данными, а для учета различий между отдельными ячейками проводилось множество симуляций.
В одном из примеров исследователи рассмотрели аккумулятор емкостью 80 кВт·ч. В принятом сценарии обычную батарею пришлось бы заменить через десять лет, тогда как новая архитектура позволяла отложить замену примерно на 14 месяцев. Более длительная эксплуатация и сохранение остаточной стоимости аккумулятора могут компенсировать расходы на дополнительные электронные компоненты.
Наибольший эффект ожидается от систем, в которых можно управлять каждой ячейкой отдельно. Однако такое решение усложняет конструкцию и увеличивает стоимость электроники. Поэтому в серийных разработках производители, вероятно, будут искать компромисс между точностью управления, ценой и сложностью системы.
Технология также может упростить производство аккумуляторов, поскольку система будет лучше приспосабливаться к различиям между ячейками. Кроме того, продление срока службы батарей потенциально позволит дольше использовать их в электромобилях, а после этого — рассматривать для стационарных систем хранения энергии.
Пока разработка не применяется в массово выпускаемых автомобилях. Инженеры изучали ее возможности с помощью моделирования и прототипных испытаний, поэтому реальные преимущества еще предстоит подтвердить длительной эксплуатацией.
Читайте также:
BMW представила самый мощный внедорожник iX3 M60 xDrive с 612 л. с. и разгоном за 3,9 секунды
Jaguar представил электрический GT Type 01 мощностью 1035 л. с. и запасом хода до 724 км