Uudelleenkytkettävä EV-akku voisi mallin mukaan kestää yli 20 % pidempään
Chalmers mallinsi uudelleenkytkettävän EV-akun, joka voi ohittaa heikentyneet kennot. 80 kWh:n ja 12 000 km:n vuosiajolla vaihto siirtyi noin 14 kuukautta.
Yksi heikentynyt kenno voi rajoittaa koko sähköauton akun käyttöikää, vaikka muut kennot toimisivat edelleen hyvin. Ruotsalaisen Chalmersin teknillisen korkeakoulun tutkijat arvioivat uudelleenkytkettävää arkkitehtuuria, joka voi ohittaa heikentyneet kennot ja jatkaa jäljellä olevan kapasiteetin hyödyntämistä. Mallissa, jossa akun kapasiteetti oli 80 kWh ja vuotuinen ajomäärä 12 000 km, akun vaihto voitiin siirtää noin 14 kuukautta myöhemmäksi.
Tavanomaisessa akkupaketissa sähköiset kytkennät ovat suurelta osin kiinteitä, joten heikoin kenno voi rajoittaa koko sarjaan kytkettyä haaraa. Tutkittu ratkaisu lisää elektronisia kytkimiä ja ohjauslogiikkaa, joiden avulla heikentynyt kenno tai kennoryhmä voidaan eristää ja virta ohjata muiden elementtien kautta.
Nature Communications -julkaisussa esitellyn tutkimuksen mukaan yksityiskohtaisin ja idealisoitu kokoonpano voi pidentää joidenkin suurjänniteakkujen käyttöikää yli 20 %. Vaikutus oli erityisen suuri sähkökuorma-autoissa ja pitkän toimintamatkan henkilöautoissa, joissa on paljon sarjaan kytkettyjä kennoja. Tutkijat korostavat, että yli 20 % on teoreettinen yläraja, koska malli olettaa jokaisen kennon yksilöllisen ohjauksen. Käytännöllisemmät kennoryhmiä ohjaavat järjestelmät tarvitsevat vähemmän elektroniikkaa, mutta tuottavat myös pienemmän hyödyn.
Ratkaisussa on myös kustannuskompromissi. Nykyisillä komponenttiarvioilla lisäelektroniikka nostaa paketin hintaa noin 9 %. Tutkijat sijoittavat karkean kannattavuusrajan noin 12 %:iin; sen yläpuolella elinkaaren aikainen taloudellinen hyöty on epätodennäköisempi. Vakaammassa malliskenaariossa lisäkustannus oli alle noin 7 %, kapasiteetti yli 50 kWh ja vuotuinen ajomäärä alle 12 150 km. Nykyinen laitteistoarvio perustuu lisäksi vain noin 1 000 sarjan valmistukseen, joten mittakaava on lähellä prototyyppitasoa.
Tekniikka menee tavallista kennojen kunnon diagnostiikkaa pidemmälle. Järjestelmän on paitsi havaittava heikkeneminen myös muutettava akun sähköistä kytkentää dynaamisesti ja irrotettava heikot kennot tai ryhmät aktiivisesta virtapiiristä.
Tutkittua arkkitehtuuria täsmälleen käyttävää sarjavalmisteista henkilöautoa tai kuorma-autoa ei vielä ole. Kokeellisia järjestelmiä ja demonstraattoreita kuitenkin löytyy; Chalmers mainitsee Volvo SmartCellin sekä suuren autonvalmistajan prototyypin maantietestit. Mallinnuksen tuloksia ei siksi pidä soveltaa suoraan nykyisiin sarjatuotanto-EV-akkuihin. Tutkimus osoittaa ennemmin mahdollisen tavan käyttää pakettia pidempään ja vähentää riskiä, että muutama nopeammin vanheneva kenno pakottaisi vaihtamaan koko akun ennenaikaisesti.