Батарею не меняют — она обходит слабые ячейки: что может дать электрокару еще 14 месяцев

У тяговой батареи электромобиля может быть парадоксальная проблема: большая часть ячеек еще исправна, но несколько деградировавших элементов уже ограничивают возможности всего аккумулятора. Исследователи Chalmers University of Technology предложили бороться с этим не новой химией, а изменяемой электрической схемой батареи, пишет SPEEDME.RU.

В обычном пакете соединения между ячейками фиксированы. Если один элемент стареет быстрее остальных, он способен стать ограничением для всей цепочки. В предлагаемой архитектуре дополнительные электронные переключатели под управлением BMS позволяют изолировать слабую ячейку и перенаправить ток через оставшиеся элементы.

Самая привлекательная цифра исследования — увеличение срока службы более чем на 20%. Но здесь есть важная оговорка: Chalmers прямо называет такой результат теоретическим верхним пределом для детализированной схемы, где каждая ячейка может управляться отдельно. В серийной конструкции производителю, вероятнее всего, придется переключать целые группы элементов, что проще и дешевле, но дает меньший эффект.

Для более понятного сценария ученые смоделировали электромобиль с батареей 80 кВт·ч, годовым пробегом 12 тыс. км и ожидаемым сроком эксплуатации 18,8 года. При этих условиях динамическая переконфигурация позволила отложить замену тягового аккумулятора примерно на 14 месяцев. Результат зависит от емкости, пробега и режима эксплуатации, поэтому универсальной прибавки для любого EV авторы не дают.

Особенно интересной технология становится для высоковольтных систем. Чем больше ячеек соединено последовательно, тем выше вероятность, что один элемент начнет стареть быстрее остальных. Наибольший прирост в расчетах появляется при переходе к архитектуре около 400 В, а дальнейшее повышение напряжения тоже приносит выгоду, хотя уже не столь быстро.

Есть и обратная сторона — дополнительные переключатели, соединения и управляющая электроника увеличивают цену батареи. По оценке исследователей, при нынешних ценах компонентов прибавка составляет около 9%, тогда как расчетная граница окупаемости находится примерно возле 12%.

Особенно устойчивой экономика становится при батарее свыше 50 кВт·ч, годовом пробеге менее 12 150 км и удорожании системы не более примерно 7,16%. Причем нынешняя оценка стоимости построена на партии всего из 1000 комплектов компонентов. При настоящих автомобильных объемах выпуска электроника потенциально может подешеветь, поэтому расчетные 9% еще не являются окончательной ценой серийной технологии. Для владельца подержанного электромобиля такая архитектура могла бы изменить сам подход к старению аккумулятора.

Сейчас большой вопрос заключается не только в оставшемся SOH, но и в возможности ремонтировать или обслуживать батарею поэлементно. 32CARS.RU уже разбирал, почему дорогой аккумулятор может определить судьбу старого EV и почему ремонт отдельных частей иногда выгоднее полной замены.

При этом сама цифра состояния батареи не показывает, сколько она еще проживет. 32CARS.RU недавно рассказывал о новом методе оценки остаточного ресурса, который пытается прогнозировать дальнейшую деградацию, а не только фиксировать текущий SOH. До массового применения новой схемы, однако, еще далеко.

Экспериментальные системы и демонстраторы существуют, Volvo ранее работала над концепцией SmartCell, а один неназванный крупный автопроизводитель уже проводит дорожные испытания прототипа. Но серийного легкового автомобиля или грузовика с архитектурой именно такого типа пока нет.

Поэтому результат «более 20%» сегодня правильнее воспринимать как оценку потенциала технологии. Главная идея выглядит практично: вместо преждевременной замены всего дорогого аккумулятора электроника может научиться эффективнее использовать оставшиеся исправными ячейки.