Инновационную систему нагрева аккумуляторов для электромобилей разработали в НГТУ НЭТИ
В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ разработали систему внутреннего нагрева литий-ионных батарей высокочастотным переменным током в диапазоне 5–15 кГц и выше, которая позволяет запускать электромобили при низких температурах.
Аспирант кафедры электроники и электротехники факультета радиотехники и электроники НГТУ НЭТИ Владимир Гертель предложил оригинальную систему подогрева литий-ионных аккумуляторов в условиях низких температур, которая позволит в несколько раз продлить ресурс как самой батареи, так и электрокара. По словам разработчика, использование литий-ионных батарей при температуре ниже –20 ºC грозит их быстрой деградацией.
«Работа в суровых условиях оборачивается для электромобилей уменьшением запаса хода почти в два раза, снижением мощности и динамики, значительными потерями энергии на обогрев и повышением времени зарядки до 10 раз», — отметил Владимир Гертель, добавив, что в сильные морозы разряженный аккумулятор невозможно зарядить без предварительного подогрева.
Решить эти проблемы ученый предлагает с помощью системы внутреннего нагрева литий-ионных батарей высокочастотным переменным током, которая состоит из литий-ионной батареи (ЛИБ), электронного блока с двумя силовыми клеммами и разъемом внешнего интерфейса связи. Система может быть представлена в трех вариантах: в виде модуля термостатирования для использования в составе систем электрогенерации и резервного питания, подключаемого к ЛИБ внешнего блока нагрева и OEM-компонента встраиваемой системы термостатирования.
В любом из вариантов протекание электрического тока через внутреннее сопротивление элементов ЛИБ приводит к преобразованию электрической энергии в тепловую и равномерному нагреву их объема без возникновения температурного градиента и влияния на эксплуатационный ресурс аккумулятора. Ключевым научным решением является использование высокочастотного диапазона 5–15 кГц и выше: на этих частотах омическое сопротивление батареи стабильно и не зависит от температуры, что полностью исключает риск образования литиевого покрытия на электродах — главной причины деградации аккумуляторов при низкотемпературном нагреве. В плюсах разработки также значатся скорость нагрева до 10,0 °С/мин, увеличение скорости зарядки почти в 2,5 раза по сравнению с неподогретым аккумулятором при тех же низких температурах и КПД более 90%.
Экспериментальный образец уже готов, в ближайшее время планируется создать прототип под формат электромобиля и запатентовать разработку. По словам Владимира Гертеля, у проекта уже есть интересанты — несколько отечественных компаний. «В дальнейшем интерес к теме нагрева аккумуляторов будет только расти, тем более что подобной технологии в России еще не представлено, этой темой занимаются в Китае, но нужно развивать и у нас», — подчеркнул ученый.
Ранее инженеры НГТУ НЭТИ в рамках программы «Приоритет-2030» совместно с красноярским научно-производственным предприятием «Радиосвязь» выпустили первую партию электрозарядных станций, способных работать при экстремально низких температурах.