Rekonfigurerbart EV-batteri kan ifølge modellen vare over 20 % lenger

© A. Krivonosov

Én degradert celle kan begrense levetiden til en hel batteripakke i en elbil selv om de andre cellene fortsatt fungerer godt. Forskere ved Chalmers tekniska högskola i Sverige har vurdert en rekonfigurerbar arkitektur som kan koble forbi svekkede celler og fortsette å bruke gjenværende kapasitet. I et modellert scenario med et batteri på 80 kWh og 12 000 km årlig kjørelengde kunne batteribyttet utsettes med omtrent 14 måneder.

I en vanlig batteripakke er de elektriske forbindelsene i stor grad faste, slik at den svakeste cellen kan begrense en hel seriekoblet streng. Løsningen som ble undersøkt, legger til elektroniske brytere og styringslogikk som kan isolere en degradert celle eller gruppe og lede strømmen gjennom de gjenværende elementene.

Studien i Nature Communications viser at den mest detaljerte og idealiserte konfigurasjonen kan gi mer enn 20 % lengre levetid for enkelte høyspenningsbatterier. Effekten var særlig tydelig i elektriske lastebiler og personbiler med lang rekkevidde og mange seriekoblede celler. Forskerne understreker at mer enn 20 % er en teoretisk øvre grense fordi modellen forutsetter individuell styring av hver celle. Mer praktiske systemer som styrer cellegrupper, trenger mindre elektronikk, men gir også en mindre gevinst.

Det finnes også en kostnadsavveining. Med dagens komponentanslag øker den ekstra elektronikken pakkekostnaden med rundt 9 %. Forskerne anslår et omtrentlig balansepunkt nær 12 %; over dette blir økonomisk gevinst gjennom levetiden mindre sannsynlig. Et mer robust modellscenario brukte en merkostnad under omtrent 7 %, kapasitet over 50 kWh og årlig kjørelengde under 12 150 km. Dagens maskinvareanslag bygger dessuten på bare rundt 1 000 sett, altså nær prototypeskala.

Teknologien går lenger enn vanlig diagnostikk av cellehelse. Systemet må ikke bare oppdage degradering, men også dynamisk endre batteriets elektriske konfigurasjon og koble svake celler eller grupper ut av den aktive kretsen.

Det finnes ennå ingen serieprodusert personbil eller lastebil med nøyaktig den studerte arkitekturen. Eksperimentelle systemer og demonstratorer finnes likevel; Chalmers nevner Volvo SmartCell og veitesting av en prototype hos en stor bilprodusent. Modellresultatene bør derfor ikke overføres direkte til dagens serieproduserte EV-batterier. Studien viser i stedet en mulig måte å bruke batteripakken lenger og redusere risikoen for at noen få celler som eldes raskere, tvinger fram tidlig utskifting av hele pakken.