Rekonfigurabilna EV baterija mogla bi prema modelu trajati više od 20% dulje

© A. Krivonosov

Jedna degradirana ćelija može ograničiti vijek cijele baterije električnog automobila čak i kada ostale ćelije još dobro rade. Istraživači sa švedskog Tehnološkog sveučilišta Chalmers analizirali su rekonfigurabilnu arhitekturu koja može zaobići oslabljene ćelije i nastaviti koristiti preostali kapacitet. U modeliranom scenariju s baterijom od 80 kWh i godišnjom kilometražom od 12 000 km zamjena se mogla odgoditi za oko 14 mjeseci.

U klasičnom baterijskom paketu električne veze uglavnom su fiksne, pa najslabija ćelija može ograničiti cijeli serijski niz. Proučavano rješenje dodaje elektroničke sklopke i upravljačku logiku koja može izolirati degradiranu ćeliju ili skupinu te preusmjeriti struju kroz preostale elemente.

Studija objavljena u časopisu Nature Communications pokazuje da bi najdetaljnija i idealizirana konfiguracija kod nekih visokonaponskih baterija mogla povećati vijek za više od 20%. Učinak je posebno izražen kod električnih kamiona i osobnih vozila velikog dosega s mnogo serijski spojenih ćelija. Istraživači naglašavaju da je vrijednost iznad 20% teorijska gornja granica jer model pretpostavlja pojedinačno upravljanje svakom ćelijom. Praktičniji sustavi koji upravljaju skupinama trebaju manje elektronike, ali donose manji dobitak.

Postoji i troškovni kompromis. Prema sadašnjim procjenama dodatna elektronika povećava cijenu paketa za oko 9%. Istraživači približnu točku isplativosti postavljaju oko 12%; iznad toga ekonomska korist kroz životni vijek postaje manje vjerojatna. Robusniji modelirani scenarij pretpostavljao je dodatni trošak manji od približno 7%, kapacitet veći od 50 kWh i godišnju kilometražu manju od 12 150 km. Trenutačna procjena hardvera temelji se i na proizvodnji samo oko 1 000 kompleta, dakle na gotovo prototipnoj skali.

Tehnologija ide dalje od obične dijagnostike stanja ćelija. Sustav ne mora samo otkriti degradaciju nego i dinamički promijeniti električnu konfiguraciju baterije te isključiti slabe ćelije ili skupine iz aktivnog strujnog kruga.

Još nema serijskog osobnog automobila ili kamiona koji koristi točno proučavanu arhitekturu. Eksperimentalni sustavi i demonstratori ipak postoje; Chalmers navodi Volvo SmartCell i cestovna testiranja prototipa jednog velikog proizvođača. Zato se rezultati modeliranja ne smiju izravno prenositi na današnje serijske EV baterije. Rad prije svega pokazuje mogući način duljeg korištenja paketa i smanjenja rizika da nekoliko ćelija koje brže stare nametne prijevremenu zamjenu cijele baterije.