В лаборатории профессорско-преподавательского состава измерительной и сенсорной техники Хемницкого технологического университета они заполняют половину шкафов: оборудование для импедансной спектроскопии, которое можно использовать, среди прочего, для проверки того, насколько долго работают батареи. эффективны. Однако нынешняя гордость инженеров-электриков умещается на печатной плате размером десять на пять сантиметров - исследователям из Хемница удалось привести ранее занимавшую много места технологию в удобный формат и, таким образом, сделать возможным использование спектроскопии импеданса для диагностики батарей в электрические транспортные средства. Небольшая и недорогая система позволит в будущем гораздо лучше использовать энергию батареи. Он применим ко всем типам аккумуляторов.
Регулярная диагностика вместо неточного прогноза
До сих пор аккумуляторы перед использованием тщательно проверялись в лаборатории. Данные, характерные для типа батареи, собираются и сохраняются в системе управления батареями. Текущее состояние и оставшийся срок службы не измеряются повторно во время работы, а прогнозируются на основе ранее сохраненных данных. Влияние стиля вождения и условий окружающей среды игнорируется, равно как и индивидуальное поведение каждой отдельной батареи.
Этот метод является неточным и не очень надежным, поэтому в качестве меры предосторожности в автомобиль устанавливается больше аккумуляторных элементов, чем на самом деле необходимо. Использование батарей может быть значительно увеличено», - говорит Томас Гюнтер из профессора измерительных и сенсорных технологий. Спектроскопия импеданса теперь позволяет проводить диагностику во время работы. «Он должен запускаться как часть процесса загрузки и занимает всего пять минут», - говорит Гюнтер.
Маленький и недорогой, но прочный
В импедансной спектроскопии исследуемая батарея возбуждается переменным током. Результирующее напряжение батареи компенсируется стимулирующим током для импеданса и позволяет сделать выводы о внутренней работе батареи. «В случае импедансной спектроскопии в лаборатории доступны мощные устройства с большой памятью, позволяющие генерировать высококачественные сигналы. Кроме того, инженер может контролировать измерения. Этот метод очень точен и широко используется для различных целей», - говорит профессор, доктор наук. Ольфа Канун, профессор в области измерительных и сенсорных технологий. Она поясняет: «Теперь наша задача заключалась в том, чтобы перенести решение на чип с ограниченной памятью и вычислительной мощностью, где у нас нет генераторов сигналов и нет бесконечного времени для диагностики. Автомобильная промышленность нуждается в решениях, которые были бы небольшими и недорогими, но в то же время надежными и требовали бы как можно меньшего количества компонентов. Ученым из Хемница удалось сделать генерацию сигнала настолько эффективной, что можно одновременно измерять множество частот, а сама батарея является источником питания.
Больше срок службы, больше радиус действия
Точные измерительные приборы для лабораторного применения очень дороги. Напротив, новое оборудование должно стоить около 10 евро. «В автомобильной промышленности, где расчеты производятся для очень больших количеств, для таких компонентов важен каждый цент», - говорит профессор Канун. Спектроскопия импеданса также позволяет исследовать каждую отдельную ячейку батареи.
Результаты измерений, полученные с помощью спектроскопии импеданса, означают, что аккумуляторы могут быть более эффективно использованы - это создает одновременно несколько возможностей: «Срок службы аккумулятора может быть увеличен, а запас хода электромобиля вырос. Или аккумуляторные системы станут меньше и дешевле. Решение о том, как использовать результаты измерительной системы, зависит от проектировщика системы. С нашим решением мы даем ему больше свободы при проектировании», - объясняет Гюнтер.