Создание новой материаловедческой базы для производства более эффективных аккумуляторов займёт не один год, а «правильные» батареи нужны гибридам и электромобилям уже сегодня. Одним из методов повышения их КПД без принципиального обновления техпроцессов может стать размещение в каждой аккумуляторной ячейке... собственной системы датчиков.
Длина — 1,8 м, вес — 181 кг... Литиевые аккумуляторы Chevrolet Volt весят много больше среднего работника производящей их корейской фирмы. Из-за этого узла ёмкостью всего 16 кВт•ч сам гибрид, по сути, является четырёхместным: на заднем диване просто нет места для пятого человека. Можно ли уменьшить такое устройство при сохранении прежней ёмкости? (Здесь и ниже иллюстрации GMC.)
Автопроизводители, использующие литий (и не только они), ходят по краю: перегрев снижает эффективность батарей, переохлаждение — тем более. Всё усложняет очевидный факт: аккумулятор, состоящий из множества деталей, местами может быть перегрет, а в других точках прекрасно себя чувствует.
С другой стороны, при зарядке часть элементов может быть уже заполнена, а другая — недозаряжена, поэтому, чтобы не повредить ячейки, все современные крупные аккумуляторы заряжаются и разряжаются не до конца, оставляя резерв. Или, точнее, балласт, ибо использовать этот «резерв» встроенная система управления батареей никогда не даст, поэтому он болтается, просто утяжеляя машину и заставляя её тратить больше энергии на километр пробега. Растёт и цена.
Но автопроизводители не специально делают свой продукт дороже и неповоротливее: они просто перестраховываются, ибо не знают, какова температура и вольтаж в каждой ячейке.
Но, как известно, и от балласта можно избавиться, выбрав более рациональную форму корпуса корабля. «Мы спрашиваем: что если мы уберем эти шоры? Сколько можно будет дополнительно выжать из батареи, если точно знать, что происходит внутри?» — задаётся риторическим вопросом Илан Гур (Ilan Gur), глава соответствующей программы американского Агентства передовых исследований в области энергетики
Кажется, внедрение сенсоров в каждый элемент батарей может заметно улучшить конечный продукт...
Чтобы получить информацию без проблем, связанных с токами в батареях, датчики используют оптоволокно, не являющееся электропроводящим и не подверженное влиянию аккумулятора. Проект, предположительно, повысит стоимость литиевой батареи на 5%, однако при этом аккумулятор той же мощности, согласно моделированию и экспериментам, можно будет безопасно уменьшить на четверть, что в итоге серьезно удешевит конечный продукт.
Важно и то, что более лёгкие электромобили будут тратить меньше ватт-часов на единицу пробега, дополнительно наращивая дальность.