Odkąd piszę o elektrykach, coraz mocniej widzę, że dyskusja o ich przyszłości zbyt często kręci się wokół skrajności. Z jednej strony mamy ludzi przekonanych, że akumulator po kilku latach nadaje się tylko do kosztownej wymiany. Z drugiej tych, którzy każdą wątpliwość wokół szybkiego ładowania traktują jak przesąd. Prawda jest z kolei taka, że akumulatory są coraz trwalsze, ale nadal mają swoje ograniczenia i szybkie ładowanie jest tego świetnym przykładem. Jest bowiem potrzebne, ale nie pozostaje obojętne dla ogniw. Właśnie dlatego nowa metoda z Uniwersytetu Technologicznego Chalmers wydaje mi się znacznie ciekawsza niż wiele głośniejszych zapowiedzi.
Sztuczna inteligencja bierze się za ładowanie… i to świetna wiadomość
Tym razem naukowcy opracowali metodę sterowania szybkim ładowaniem, która ma wydłużyć żywotność akumulatora samochodu elektrycznego o 22,9 procent względem klasycznego podejścia, a jednocześnie nie wydłużać znacząco samego ładowania. W praktyce mowa o różnicy wręcz symbolicznej, bo średni czas “uzupełniania elektronów”, który trwał normalnie nieco powyżej 24 minut, wzrósł tylko o kilka sekund. Kluczowe wyniki pochodzą jednak tylko z modelowania i symulacji, a nie z miliona kilometrów przejechanych przez różne samochody.
Czytaj też: Ferrari F355 oddało mu serce za ponad 1,8 mln zł
Chociaż poprawienie trwałości o praktycznie 1/4 robi wrażenie, to dla mnie ciekawsza jest sama droga dojścia do tego wyniku. Nie chodzi bowiem o jakiś cudowny materiał, który trzeba będzie wdrażać w nowych fabrykach czy specjalne moduły konieczne do integracji w systemie samochodu. Chodzi tym razem o strategię dla systemu zarządzania akumulatorem. Innymi słowy, potencjalnie mowa wyłącznie o zmianie po stronie oprogramowania, która korzysta z istniejącego sprzętu BMS, więc teoretycznie sprawę dałoby się załatwić jedną aktualizacją bez wizyty w serwisie. Oczywiście w świecie idealnym.
Sam mechanizm opiera się bowiem na uczeniu przez wzmacnianie. System sztucznej inteligencji był trenowany na cyfrowym modelu typowego akumulatora samochodu elektrycznego i zmiennych opisujących jego stan, tempo ładowania oraz procesy degradacji. Jak to działa w praktyce? Ano tak, że zamiast pchać w ogniwo ten sam profil prądu i napięcia przez całe życie pojazdu, algorytm ma dostosowywać ładowanie do aktualnego poziomu naładowania, kondycji akumulatora i jego zmieniającej się elektrochemii. Właśnie tu widzę najważniejszą cechę tego podejścia, bo akumulator po kilku latach pracy nie jest tym samym akumulatorem, który wyjechał z fabryki.
Czytaj też: Z chińskimi samochodami zaczyna się robić coś dziwnego i sam nie wiem, co o tym myśleć
W takim podejściu jest jednak mały problem. Taka strategia musi być kalibrowana dla różnych typów akumulatorów. Zależność między napięciem, temperaturą, stanem zdrowia i degradacją nie jest bowiem uniwersalna. Zespół chce jednak skrócić ten proces przez przenoszenie części wyuczonego zachowania na nowe chemie i konfiguracje. Następny etap ma zresztą polegać na testach bezpośrednio na fizycznych akumulatorach.
Szybkie ładowanie nie jest wrogiem. Wrogiem jest głupie szybkie ładowanie
Szybkie ładowanie warto stosować z głową i tyczy się to wszystkiego – nie tylko samochodów, ale też smartfonów, słuchawek czy powerbanków. W praktyce jednak trudno wymagać od kierowcy, floty dostawczej albo operatora taksówek, żeby zawsze optymalizowali każdy postój pod długowieczność ogniw. Samochód ma działać. Ma się ładować wtedy, kiedy trzeba i to szczególnie jeśli jeździ daleko, dużo i często.
Problem pojawia się dlatego, że przy wysokich prądach w akumulatorze łatwiej o niepożądane reakcje. Jedną z najważniejszych jest platerowanie litu, czyli odkładanie metalicznego litu na elektrodzie zamiast prawidłowego wbudowywania go w strukturę materiału, co ogranicza pojemność i podnosi ryzyko problemów z bezpieczeństwem. Nowa metoda trafia tym samym w bardzo konkretny punkt. Standardowe ładowanie typu CC-CV, czyli najpierw stały prąd, później stałe napięcie, jest proste, ale nie bierze pod uwagę stanu konkretnego akumulatora, a przecież właśnie od tych szczegółów zależy, czy szybkie ładowanie będzie tylko wygodne, czy również kosztowne w dłuższej eksploatacji.
Czytaj też: Zapomnij o płynie hamulcowym. Elektroniczne hamulce samochodowe wchodzą do produkcji
Podobny problem opisywałem przy szybkim ładowaniu elektryków w mrozie, gdzie niska temperatura utrudnia transport jonów litu i zwiększa ryzyko degradacji. Tam rozwiązaniem jest m.in. ingerencja w samą konstrukcję elektrody, ale tutaj mówimy o inteligentniejszym prowadzeniu ładowania. Są to więc dwa różne światy, ale cel jest zaskakująco podobny – ma nie tylko ładować szybciej, ale też nie niszczyć przy okazji ogniw.
Źródła: Chalmers
