Американские специалисты усовершенствовали алгоритм оценки состояния литиевых батарей

Инженеры школы имени Джейкобса при Университете штата Калифорния разработали улучшенный алгоритм оценки состояния литий-полимерных и литий-ионных аккумуляторов. В случае успешного применения, данный механизм увеличит полезную емкость аккумуляторов, вдвое увеличит скорость зарядки и при этом снизит их себестоимость на 25%.

Литий-полимерные и литий-ионные батареи нового поколения оснащены системой автономного контроля параметров, которая измеряет скорость изменения напряжения и его фактическое значение, а также определяет температуру.

Для того чтобы продлить эксплуатационный срок, производители усложняют процесс зарядки. Зачастую это чередование периодов разной продолжительности. Более длительный отрезок времени зарядка аккумулятора производится слабым током в 1-3 ампера, за которым следует серия коротких импульсов, в которых ток возрастает до сотни ампер.

Перегрев элементов питания и глубокий заряд предотвращает микроконтроллер, который поддерживает рабочий диапазон от  15% до 95% предписанной емкости аккумуляторной батареи. Производительность аккумуляторов зависит в большей мере от программной составляющей, оказывающей влияние на эксплуатационный период, полезную емкость и длительность зарядки.

Алгоритмы, используемые в настоящее время, получают сведения о состоянии батареи, исходя из уровня напряжения, поэтому допускают погрешности при вычислениях. Для сохранности батарей приходится увеличивать их размеры и при этом использовать их в щадящем режиме.

Коллектив ученых, возглавляемый профессором Мирославом Крстичем, предпринял попытку усовершенствования микроконтроллера BMS для того, чтобы он мог сканировать напрямую электрохимические и физические процессы, происходящие в аккумуляторе.

Обновленные алгоритмы оценки, базирующиеся на математических моделях, позволят блокам питания в большей мере вырабатывать энергоресурс и заряжаться несколько быстрее. Более того, данный метод является более безопасным и может применяться для более мощных электродвигателей.

Тестирование новых BMS производится с участием компаний Bosch и Cobasys. Компании ориентируются в первую очередь на оптимизацию аккумуляторов для электромобилей, так как их рабочий режим наиболее динамичный и сложный.

Если результаты тестирования будут успешными, применение данного алгоритма распространится и на сегмент мобильных устройств. Предварительные расчеты участников исследования свидетельствуют о том, что аккумуляторы большей части планшетов, смартфонов, плееров и фотоаппаратов будут заряжаться за 15 минут без риска для эксплуатационного срока элементов питания.