Европейские ученые представили новую технологию мониторинга состояния аккумуляторов для электротранспорта и систем возобновляемой энергетики, которая способна существенно повысить их безопасность, энергоэффективность и продлить срок эксплуатации.
Об этом сообщает ProIT
Динамическая импедансная спектроскопия: прорыв в мониторинге аккумуляторов
Метод, разработанный специалистами Института технологий и современных материалов Фраунгофера (IFAM, Германия), является усовершенствованной версией импедансной спектроскопии. Этот подход позволяет анализировать внутреннее электрическое поведение аккумуляторов в режиме реального времени. Ранее технология была ограничена только аккумуляторами, которые не находятся в работе, а сам анализ занимал до 20 минут. Благодаря новым разработкам, ученые под руководством профессора Фабио Ла Мантиа из Бременского университета значительно ускорили процесс, так что теперь измерения можно проводить во время работы аккумулятора.
Суть метода заключается в наложении многочастотного тестового сигнала на рабочий ток во время зарядки или разрядки батареи. Это позволяет фиксировать до одного миллиона измерений в секунду, что позволяет детально контролировать состояние аккумуляторного элемента.
“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.
Мгновенная обработка данных и перспективы для транспорта и энергетики
Все данные, полученные во время измерений, поступают в систему обработки в реальном времени. Специально разработанное программное обеспечение анализирует изменения импеданса для определения состояния батареи. Для быстрой и точной обработки большого объема информации исследователи создали алгоритмы, которые эффективно уменьшают объем данных без потери точности.
График показывает, как динамически изменяются кривые импеданса во время цикла зарядки. Кривые предоставляют информацию о физических и химических процессах, происходящих внутри аккумуляторного элемента / Fraunhofer IFAM
Благодаря этому подходу операторы получают мгновенный снимок состояния заряда, работоспособности и безопасности аккумулятора. Системы управления могут оперативно реагировать на потенциальную опасность, например, перегрев, снижая мощность или отключая аккумулятор, что позволяет отказаться от использования внешних температурных сенсоров, которые часто реагируют слишком поздно.
Технология также оптимизирует процесс зарядки электротранспорта, предоставляя возможность выбирать между быстрой и полноценной зарядкой в зависимости от ситуации, что помогает предотвратить перегрев и уменьшает износ батареи.
Этот метод мониторинга имеет большой потенциал и для поставщиков возобновляемой энергии. Благодаря точному мониторингу в реальном времени такие системы смогут гибко реагировать на изменения потребления и производства электроэнергии.
Исследователи отмечают, что динамическая импедансная спектроскопия универсальна: она подходит для мониторинга не только литий-ионных, но и твердотельных, натрий-ионных, литий-серных и других перспективных типов аккумуляторов. По словам Германа Плетайта, система может использоваться даже в электрических самолетах, что открывает новые горизонты для безопасной эксплуатации критически важного транспорта.