A mesura que els vehicles elèctrics guanyen popularitat, els consumidors esperen que el canvi a les plataformes basades en bateries sigui perfecte, amb la mateixa acceleració, rendiment i comoditat dels vehicles que funcionen amb combustibles fòssils.
La major part dels fabricants han lliurat els seus sistemes de recàrrega, però la tecnologia encara no hi és en totes les zones per fer la recàrrega de la bateria. Tot i que els consumidors només necessiten uns minuts per omplir un dipòsit de combustible, un vehicle elèctric (EV) normalment necessita hores per fer el mateix amb un carregador lent.
La càrrega ràpida converteix la potència de corrent altern que es troba a les llars en la corrent continu que necessiten les bateries de la mateixa estació de càrrega per accelerar significativament la càrrega. Tanmateix, aquesta velocitat introdueix nous reptes.
La recàrrega ràpida maximitza la transferència d’ions de liti dins d’un paquet de bateries. A aquestes altes taxes, els ions es poden acumular a la superfície de l'ànode de la bateria i dipositar liti metàl·lic mitjançant un procés anomenat "recobriment de liti", que pot reduir el rendiment de la bateria i, si no es controla, provocar un curtcircuit i un error.
L'electroquímica que provoca el recobriment de liti és complexa i no s'entén completament. Existeix un model basat en la física permet detectar, en temps real, l'aparició de recobriment de liti per poder ajustar la velocitat de càrrega per evitar danys a la bateria i, alhora, permetre temps de càrrega més curts.
La Southwest Research Institute, va desenvolupar i calibrar un model de bateria linealitzat per a una cel·la de 57 Ah de níquel-manganès cobalt (NMC), va predir amb èxit quan es produeix el revestiment de liti. El model utilitza equacions diferencials per calcular diversos estats interiors de la bateria, sense necessitat d’instrumentació ni recursos addicionals. Altres tècniques d’última generació per detectar revestiment de liti no són en temps real i impliquen anàlisis físiques destructives de la cèl·lula.
També, es va predir amb èxit el voltatge de la cel·la en un ± 5% de les dades experimentals. Després, l’equip va desenvolupar un controlador de càrrega ràpida adaptatiu basat en models per optimitzar el perfil de càrrega de la cel·la NMC. El controlador inclou una funció d'aprenentatge que ajusta el corrent de càrrega en funció de l'eficiència de càrrega del cicle anterior. El controlador "aprèn" el perfil de càrrega òptim després de 10 a 20 cicles de càrrega i equilibra la durabilitat, la seguretat i el rendiment en temps real.
Es va comparar el controlador de càrrega amb dos perfils de càrrega de base per avaluar-ne l’eficàcia. El primer perfil base va utilitzar una estratègia de tensió constant i corrent constant estàndard per iniciar intencionadament el recobriment de liti. Les mostres envellides amb aquest perfil van mostrar una pèrdua o disminució significativa de la capacitat de la bateria. El segon perfil de referència va ser un vehicle elèctric amb un carregador ràpid i va permetre una comparació significativa del temps de càrrega.
El controlador de càrrega, va mostrar diverses millores en comparació amb els dos perfils de línia base, incloent una disminució significativa de la decoloració de la capacitat, una reducció del 35% del temps de càrrega de la bateria i una eficiència de càrrega mitjana del 89%.
Font: Southwest Research Institute
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada