Новосибирские учёные нашли решение давней проблемы владельцев электромобилей в холодном климате. В Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ) разработали инновационную систему для внутреннего нагрева литий-ионных аккумуляторов с помощью высокочастотного переменного тока. Как сообщили ТАСС в пресс-службе вуза, технология позволит запускать электрокары при низких температурах и в разы продлить срок службы батарей.
В чём проблема
Один из разработчиков, Владимир Гертель, пояснил, что эксплуатация литий-ионных батарей при температуре ниже минус 20 градусов Цельсия ведёт к их быстрой деградации. Он отметил, что работа в суровых условиях оборачивается для электромобилей целым букетом проблем: запас хода сокращается почти вдвое, падают мощность и динамика, значительная часть энергии уходит на обогрев, а время зарядки увеличивается вплоть до десяти раз. Более того, учёный подчеркнул, что в сильные морозы разряженный аккумулятор невозможно зарядить без предварительного подогрева.
Как работает новинка
Решить эти проблемы новосибирцы предлагают с помощью системы внутреннего нагрева высокочастотным переменным током (в диапазоне 5–15 кГц и выше). В состав системы входят литий-ионная батарея (ЛИБ), электронный блок с двумя силовыми клеммами и разъём внешнего интерфейса связи. Разработка может существовать в трёх вариантах: как отдельный модуль термостатирования для систем электрогенерации и резервного питания, как внешний блок, подключаемый к батарее, или как встраиваемый компонент системы термостатирования.
Принцип действия таков: электрический ток проходит через внутреннее сопротивление элементов аккумулятора, преобразуя электрическую энергию в тепловую. Нагрев происходит равномерно по всему объёму, без возникновения температурного градиента и без негативного влияния на ресурс батареи.
Ключевое научное решение
Главное открытие новосибирских инженеров — использование именно высокочастотного диапазона от 5 до 15 кГц и выше. Гертель объяснил, что на этих частотах омическое сопротивление батареи стабильно и не зависит от температуры. Это полностью исключает риск образования литиевого покрытия на электродах — главной причины деградации аккумуляторов при низкотемпературном нагреве.
Плюсы разработки
Среди преимуществ системы разработчики называют:
скорость нагрева — до 10 градусов в минуту;
увеличение скорости зарядки почти в 2,5 раза по сравнению с неподогретым аккумулятором при тех же низких температурах;
коэффициент полезного действия — более 90%.
Что дальше
Экспериментальный образец уже готов. В ближайшее время учёные планируют создать прототип, адаптированный под формат электромобиля, и запатентовать разработку. По словам Гертеля, проектом уже заинтересовались несколько отечественных компаний. Учёный выразил уверенность, что в дальнейшем интерес к теме нагрева аккумуляторов будет только расти, тем более что подобной технологии в России пока не представлено. Он добавил, что этими вопросами занимаются в Китае, но развивать направление нужно и у нас.
Ранее: Новосибирские учёные создали экологичную смесь для дизельных двигателей, которая не боится морозов.