00

Ультразвуковые датчики для измерения заряда аккумулятора

Ультразвуковые датчики для измерения заряда аккумулятора

Ученые из Фраунгоферского института химии силикатов разработали датчики, которые на основе ультразвуковых импульсов измеряют уровень заряда батареи. Датчики интегрируются непосредственно в аккумулятор и позволяют получить более точные значения, чем при использовании обычных измерительных систем.

Для электрических средств передвижения и мобильных устройств, которые потребляют электрическую энергию, батареи или аккумуляторы необходимы. Чтобы потребитель мог рассчитать дальность поездки или время работы устройства, нужны системы управления батареями, которые и сами потребляют часть энергии. Инженеры из Фраунгоферского института химии силикатов разработали недорогие датчики, которые встраиваются непосредственно в батарею и позволяют измерить степень заряда более точно, чем обычные системы.

Стационарные аккумуляторы, электромобили и другие приборы постоянно находятся под контролем системы управления аккумуляторами. Они определяют уровень заряда для каждой ячейки на основе значений тока и напряжения. Поскольку для вычислений система управления использует средние значения, результаты могут быть неточными. При частом неполном заряде и использовании некоторых типов батарей точное измерение вообще практически невозможно.

Новый подход позволяет оценивать состояние заряда с помощью ультразвуковых импульсов. Суть его состоит в том, что измеряется плотность анода, которая меняется в зависимости от степени заряда.

Этот метод обладает множеством преимуществ: поскольку зависимость между уровнем заряда и сигналом датчика прямая и линейная, обработка данных проще, а результаты точнее, чем у других измерительных систем. Одно устройство анализа данных учитывает информацию сразу от нескольких ячеек и измеряет состояние заряда только при заряде и разряде – постоянный контроль отсутствует. Это позволяет экономить энергию и снижает стоимость устройства. Поскольку ультразвуковой сигнал зависит от механического состояния ячейки, более полно учитываются процессы старения. Благодаря этому можно получить точную оценку остаточной емкости и вычислить актуальную степень заряда.

Новый метод подходит почти для всех типов батарей, но пока был протестирован для литий-ионных батарей. Появление этого метода особенно важно для развития отрасли электрического транспорта. Поскольку дальность поездки на одном заряде аккумулятора является ключевой проблемой при разработках электромобилей, надежная регистрация уровня заряда – важный фактор развития электромобильности.

Сферы применения

Ультразвуковые датчики можно применять для измерения заряда аккумуляторов не только в электромобилях, но и в дронах, которые все больше используются для осмотров промышленных территорий, ветряных парков и аграрных площадей. При полетах на дальние расстояния надежный мониторинг заряда аккумулятора очень важен для оценки времени автономной работы беспилотника.

Также весьма удобным и выгодным этот метод может стать для стационарных аккумуляторов, когда в одну систему объединяется большое количество ячеек. Датчик, который активируется только по необходимости и получает данные от множества ячеек одновременно, потребляет минимальное количество энергии. В таких системах чаще всего применяются такие типы аккумуляторов, уровень заряда которых сложно точно измерить обычным способом. А вот ультразвуковые датчики с легкостью справляются с этой задачей.

Итак, три преимущества нового метода – надежность, энергоэффективность, экономичность – расширяют возможности измерения уровня заряда аккумуляторов и выводят широко распространенные в электромобильности литий-ионные батареи на новый уровень практичности и удобства в эксплуатации. 

Возврат к списку

Хотите подписаться на статьи электронного журнала "Электрорешения"?