Naukowcy opracowują system wczesnego ostrzegania dla baterii samochodów elektrycznych
Zdjęcie: Audi (ilustracja)
Międzynarodowy zespół badawczy, w którym brały udział chińska Uniwersytet Tongji oraz Instytut Fraunhofer Heinrich-Hertz, opracował nowy system wczesnego ostrzegania dla baterii jonowych litu. Badanie łączy czujniki temperatury oparte na świetle włóknistym z wieloetapową metodą diagnostyczną. Celem jest wcześniejsze wykrywanie krytycznych zmian temperatury w systemach baterii pojazdów elektrycznych w porównaniu z tradycyjnymi systemami zarządzania bateriami.
Zdaniem naukowców specjalną cechą jest znacznie wyższa rozdzielczość przestrzenna monitoringu temperatury. Podczas gdy w badanej studii stosowano konwencjonalny system pomiarowy z 32 punktami pomiaru temperatury, zintegrowane czujniki światłowodowe umożliwiły pomiary w 540 pozycjach. Dzięki temu można dokładniej wykrywać lokalne różnice temperatur wewnątrz pakietu baterii. Optyczne włókna nie wymagają przy tym oddzielnych przewodów elektrycznych dla każdego punktu pomiaru.
System wczesnego ostrzegania analizuje nie tylko bezwzględną temperaturę, ale także szybkość jej zmian oraz tak zwaną entropię Shannona rozkładu temperatury. Ta wielkość matematyczna opisuje statystyczny rozkład wartości pomiarowych temperatury i jest wykorzystywana do wykrywania nietypowych wzorców termicznych. W połączeniu z dynamicznymi progami ostrzegawczymi różne wielkości pomiarowe mają na celu wykrycie nieprawidłowości termicznych przed osiągnięciem konwencjonalnych wartości granicznych.
W eksperymentach laboratoryjnych system osiągnął w porównaniu z kryteriami referencyjnymi konwencjonalnych systemów zarządzania bateriami użytych w badaniu maksymalną przewagę czasową wynoszącą 706 sekund, co odpowiada 11 minutom i 46 sekundom. Podczas testów w rzeczywistych warunkach eksploatacji pojazdów maksymalna przewaga wyniosła 554 sekundy, czyli 9 minut i 14 sekund.
Rozwój ten ma na celu wczesne wykrywanie nieprawidłowości, które mogą wskazywać na zwiększone ryzyko tak zwanego przegrzania termicznego. W takich sytuacjach komórki baterii mogą silnie się nagrzać wskutek niekontrolowanych reakcji chemicznych. Wczesniejsze wykrywanie mogłoby dać systemowi zarządzania baterią dodatkowy czas na wdrożenie odpowiednich środków ochronnych. Badania nie udowodniły jednak, czy dzięki temu rzeczywiście można zapobiec pożarom baterii.
W badaniach brali udział naukowcy z Uniwersytetu Tongji w Szanghaju oraz z Instytutu Fraunhofer Heinrich-Hertz w Goslar. Procedura znajduje się na etapie badań. Aby mogła być używana seryjnie, należałoby między innymi sprawdzić długoterminową trwałość czujników, ich integrację w różne konstrukcje baterii oraz dodatkowe koszty. Konkretnych planów dotyczących zastosowania w pojazdach seryjnych nie podano.
Również interesujące
O autorze
Thomas Langenbucher jest ekspertem od mobilności elektrycznej, który pracował w przemyśle motoryzacyjnym i sektorze finansowym. Od 2011 roku publikuje na ecomento.de artykuły o samochodach elektrycznych, zrównoważonych technologiach i rozwiązaniach mobilnościowych. Dowiedz się więcej.
Komunikacja z czytelnikami