Європейські дослідники представили інноваційну технологію моніторингу стану акумуляторів в електромобілях та системах відновлюваної енергетики, здатну суттєво підвищити їхню безпеку, ефективність та термін служби.

Метод, розроблений німецьким Інститутом технологій та сучасних матеріалів Фраунгофера (IFAM), представляє собою вдосконалену версію імпедансної спектроскопії. Імпедансна спектроскопія являє собою метод аналізу внутрішньої електричної поведінки акумулятора. 

Під керівництвом доктора філософії, професора кафедри систем зберігання та перетворення енергії Бременського університету, Фабіо Ла Мантія, дослідники зробили імпедансну спектроскопію більш потужною, швидкою, та практичною. Її можна застосовувати в режимі реального часу під час роботи акумулятора. 

До цього цей метод можна було застосовувати до акумуляторів, що не перебувають у роботі. А отримання результатів займало близько 20 хвилин. Тепер цей метод можна застосовувати динамічно, під час роботи акумулятора.

Імпедансна спектроскопія передбачає накладення багаточастотного тестового сигналу на стандартний струм під час зарядки або розрядки. Це дозволяє дослідникам контролювати внутрішній стан акумулятора у режимі реального часу, реєструючи до мільйона вимірювань на секунду. 

Дослідники переконались, що всі отримані дані за результатами вимірювань, надходять у систему обробки в реальному часі, де програмне забезпечення аналізує зміни імпедансу для визначення стану елемента батареї. Для миттєвої обробки такого великого обсягу даних науковці розробили спеціальні алгоритми, які скорочують обсяг даних без втрати точності. 

Таким чином науковцям вдалось в режимі реального часу отримати миттєвий знімок стану заряду акумулятора, його працездатності та загальної безпеки. Дослідники стверджують, що системи керування акумуляторами можуть використовувати дані про імпеданс для миттєвого виявлення загрози перегріву осередку і реагування на це, знижуючи потужність або повністю її вимикаючи. Це усуває потребу у зовнішніх датчиках температури, які виявляють нагрівання занадто пізно, щоб запобігти пошкодженню осередку.

Технологія також покращує процедуру заряджання електротранспорту, дозволяючи системі обирати між швидкою зарядкою під час коротких зупинок та більш повільною і повноцінною. Це дозволяє запобігти перегріву акумулятора і зменшує його знос. 

Цей метод також є перспективним для постачальників відновлюваної енергії, які використовують акумуляторні батареї для компенсації коливань споживаної потужності. Завдяки моніторингу в режимі реального часу ці системи можуть більш реагувати на зміни попиту або виробництва.

За словами дослідників, метод імпедансної спектроскопії підходить не тільки для моніторингу стану Li-ion-акумуляторів, а й може застосовуватись до твердотільних, натрій-іонних, літій-сірчаних та інших інноваційних типів акумуляторних систем. За словами Германа Плетайта, подібні системи можуть використовуватись в електричних літаках. 

Джерело: Interesting Engineering