Sepasang penyelidik di The University of Toledo (UT) telah membangunkan sebuah sistem penyimpanan tenaga yang meningkatkan umur panjang dan prestasi pek bateri dalam kenderaan elektrik, satelit, pesawat, stesen grid, dan banyak lagi.

Penyelidikan ini diterbitkan di Malaysia Bateri, sebuah jurnal antarabangsa, dan telah dibentangkan pada Ekspo Rekabentuk dan Pembuatan Lanjutan di Huntington Convention Center of Cleveland pada Mac 7.

Bateri Konvensional

Bateri terdiri daripada satu siri sel yang disambungkan. Kuasa bateri terhad kepada kapasiti sel yang paling lemah, jadi semua tahap voltan sel mesti seimbang untuk bateri berfungsi dengan cekap. Dari masa ke masa keseimbangan sel-sel dalam bateri mula tergelincir, dan kuasa bateri jatuh ke sel yang paling lemah.

Pada masa lalu, jurutera bateri cuba untuk mengekalkan keseimbangan bateri mereka dengan menggunakan sama ada penyamaan pasif, yang kehilangan tenaga berharga, atau penyamaan aktif, yang memakan masa 10 sebanyak equalizer pasif.

Teknologi baru

Teknologi revolusi ini, yang disebut penyamakan bilevel, bagaimanapun, menggabungkan kos rendah penyokong pasif dengan prestasi tinggi penyamaan aktif.

"Sebelum penyamaan bilevel, terdapat dua pilihan untuk mengimbangi sel-sel," katanya Ngalula Mubenga, penolong profesor teknologi kejuruteraan elektrik di UT.

"Orang dalam industri menyedari masalah sel yang lemah, tetapi tidak dapat melakukan apa-apa kerana kos," katanya. "Penyamaan bilevel menawarkan pilihan yang kos rendah dan mempunyai prestasi yang tinggi. Ini adalah pilihan yang ideal untuk sistem penyimpanan tenaga bateri lithium ion yang mesti kos yang cekap dan bertahan lama. Penyamaan bilevel meningkatkan kapasiti pelepasan oleh lebih daripada 30 peratus dan meningkatkan panjang umur pek bateri kerana sel-sel seimbang. "

Penyamaan bilevel berfungsi dengan mengumpul sel bateri ke dalam seksyen empat hingga sel 14, kata Mubenga. Dalam setiap bahagian, setiap sel tertentu diimbangi dengan penyamaan pasif, dan penyamaan aktif berfungsi untuk mengimbangi voltan seluruh bahagian.

"Pada masa lalu, untuk menyeimbangkan bank bateri yang mempunyai sel 192, serupa dengan bateri kenderaan hibrid, seorang pereka akan menggunakan unit penyamaan aktif 192," kata Mubenga. "Dengan equalizer bilevel, timbunan dibahagikan kepada bahagian 16 sel-sel 12, yang hanya memerlukan unit penyamaan aktif 15. Ingat bahawa penyamaan aktif menelan kos kira-kira 10 kali penyamaan pasif, jadi ini adalah penjimatan kos yang ketara. "

Inspirasi

Kepada Mubenga, yang dibesarkan di rantau yang kurang tenaga di Republik Demokratik Congo di Afrika, kajian ini menjadi dekat dengan rumah.

Apabila dia hanya berusia 17 tahun, lampiran Mubenga meletup. Kerana tidak ada kuasa di hospital, dia terpaksa menunggu tiga hari sebelum dia dapat beroperasi.

"Saya hampir mati kerana kekurangan elektrik," kata Mubenga. "Saya jatuh sakit dan terpaksa menjalani pembedahan, tetapi tidak ada bahan bakar untuk memulakan penjana kuasa di hospital. Jadi, hidup saya bergantung kepada elektrik selama tiga hari. Ini adalah apabila saya menyedari bahawa elektrik menyelamatkan nyawa. Saya kemudian memutuskan untuk menjadi seorang jurutera elektrik supaya pada suatu hari saya akan memimpin sebuah syarikat yang menyediakan bekalan elektrik di tempat-tempat seperti bandar kecil itu. "

Oleh itu, dia dengan serta-merta tertarik apabila rakannya, Tom Stuart, profesor emeritus di UT Jabatan Kejuruteraan Elektrik dan Sains Komputer, datang kepadanya dengan idea untuk penyamaan bilevel.

"Pada masa itu saya baru memulakan program PhD dalam bidang kejuruteraan elektrik di The University of Toledo dan sedang mencari projek yang hebat yang akan menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan kepentingan utama saya, iaitu tenaga boleh diperbaharui dan kenderaan elektrik," kata Mubenga. "Sistem pengurusan bateri pasti berkhidmat dengan kedua-dua kepentingan. Oleh itu apabila Tom menyebut ideanya, saya sangat ingin bekerja dengannya untuk membangunkan penyamaan dua belas. "

Mubenga telah memodelkan kerjaya profesionalnya selepas membantu mereka di negara asalnya.

Selepas Mubenga memperolehi lesen kejuruteraannya di Ohio, beliau menubuhkan syarikatnya sendiri, yang dikenali sebagai SMIN Power Group, yang membantu komuniti di Republik Demokratik Congo dengan membangun dan memasang sistem tenaga suria.

Mubenga juga mengakui bahawa kemajuan bateri lithium-ion akan membantu ekonomi negara asalnya.

"Kebanyakan mineral untuk elektronik hari ini dilombong di Republik Demokratik Kongo," kata Mubenga dalam satu kenyataan. "Republik Demokratik Kongo adalah pengeluar terkemuka kobalt, tembaga, emas, berlian, tantalum dan timah di dunia. Sesungguhnya, Republik Demokratik Congo mengandungi kira-kira 50 peratus daripada rizab kobalt dunia, iaitu mineral yang digunakan untuk membuat bateri lithium ion. "

Para penyelidik melesenkan ciptaan mereka kepada pengeluar.