Современные электромобили и системы накопления энергии требуют постоянного мониторинга состояния батарей. Но большинство датчиков стоят снаружи ячеек — и часто не успевают заметить перегрев, который начинается внутри. Исследователи из Кильского университета в Германии нашли элегантное решение: они создали «разговорчивую батарею», которая сама передаёт данные о своём внутреннем состоянии, используя обычные силовые клеммы.
Новая технология позволяет избавиться от дополнительных проводов для датчиков, снизить стоимость системы примерно на 35% и освободить ценное пространство внутри батареи.
Почему внутренний мониторинг так важен
В современных аккумуляторных блоках датчики температуры обычно крепятся снаружи. Однако перегрев чаще всего начинается глубоко внутри ячейки, и к тому моменту, когда он становится заметен на поверхности, ситуация уже может быть опасной.
Размещать датчики внутри ячеек технически возможно, но до сих пор это требовало дополнительной электроники и проводов. Эти элементы занимают место в плотно упакованной батарее и сильно усложняют производство.
Как работает «разговорчивая батарея»
Команда Кильского университета разработала компактную электронную схему, которая помещается прямо внутри ячейки. Она считывает данные с внутреннего датчика температуры, преобразует их в цифровой сигнал и передаёт через те же клеммы, которые используются для зарядки и разрядки батареи.
Поскольку система использует уже существующие электрические соединения и компоненты блока управления батареей (BMS), не нужны отдельные провода для передачи данных.
«Наша работа — первый шаг к интеллектуальным батареям, которые постоянно отслеживают и сообщают о своём состоянии. Это может сделать батареи одновременно безопаснее и экономичнее», — отметил один из исследователей.
Экономия до 35% и больше свободного места
По оценкам учёных, отказ от отдельной проводки для датчиков позволяет снизить стоимость системы мониторинга примерно на 35% по сравнению с традиционными решениями. Кроме того, упрощённая конструкция освобождает дополнительное пространство внутри батареи — особенно ценное там, где каждый миллиметр на счету.
В дальнейшем схему можно будет сделать ещё компактнее или даже встроить непосредственно в материалы батареи.
«По сути, концепция не ограничена только датчиками температуры, — говорит Йоханнес Дирс (Johannes Diers), докторант и первый автор исследования. — Датчики давления, газа или другие типы сенсоров смогут передавать информацию изнутри батареи точно таким же способом».
«Разговорчивые батареи» могут использоваться в электромобилях, домашних системах хранения энергии и крупных накопителях для солнечных и ветровых электростанций. Постоянный внутренний мониторинг без лишней проводки позволит раньше предупреждать о потенциальных проблемах, снизить затраты на компоненты и упростить производство будущих аккумуляторов.
Исследование опубликовано в журнале Communications Engineering.
