Sokan várják az áttörést akkumulátor fronton, hogy – a megújuló energiák előretörésével együtt – az elektromos hajtás kerülhessen előtérbe az elektromobilitásban és más területeken is.
Nem csak az elektromos autózásra kell itt gondolnod, hanem a hajózásban, repülésben, űrkutatásban vagy akár a helyhez kötött elektromos energia tárolásban (pl. otthoni), illetve az ipar 4.0 sok területén használt akkumulátorokról is szó van. Addig, amíg a várva-várt áttörés bekövetkezik, vannak olyan innovatív vállalkozások, amelyek a jelenleg is elérhető, lítium-ion technológiára építve oldják meg azt, hogy valóban élhető, jól használható alternatíva legyen az elektromos hajtás, és megoldható legyen a megújuló energiaként termelt elektromosság tárolása is.
„Könnyű akkumulátor”
Ilyen fejlesztést hajtott végre a megbízóink portfóliójában közvetlenül, illetve közvetve az elektromobilitás portfóliónkban is fontos szerepet játszó Lion E-Mobility AG. A cég leányvállalata által megalkotott „Light Battery Concept” újra definiálhatja az akkumulátor piacot.
Egy erős, megbízható és biztonságos energiatároló rendszer növelheti az elektromos járművek (EV) iránti bizalmat. A hagyományos akkumulátor rendszerek korlátainak leküzdése érdekében a LION Smart kifejlesztett egy új, szabadalmaztatott akkumulátor típust. Ez az új fejlesztés a belső kábelezés hiánya és egy rendkívül kifinomult biztonsági koncepció miatt növeli az akkumulátor csomagok kapacitását.
A belső égésű motorokkal működő járművekkel kapcsolatos tilalmakról folyó viták felgyorsítják az alternatív hajtású járművek fejlesztését. Az egyik, talán legfontosabb ok, ami gátat szab a terjedésüknek, a rövid hatótáv. További fenntartásokkal élnek sokan a megbízhatóságuk és biztonságuk tekintetében is. Ezekre a fenntartásokra, aggodalmakra azonban hatékonyan válasz adható.
A „könnyű akkumulátor” legyőzi a korlátokat
A LION Smart GmbH felvette a kesztyűt a témában, és kifejlesztett egy új, szabadalmaztatott akkumulátor-koncepciót, amely pontosan az említett fenntartásokra ad kompromisszummentes választ. A fejlesztés alapján módosított BMW i3-as erre az eklatáns példa, amely több mint 700 km hatótávolsággal rendelkezik, az eredeti autóéhoz képest több mint kétszeres hatótávval. A különböző prototípus-projektek hosszú távú tapasztalatai megmutatták, hogy a legtöbb hagyományos akkumulátor-koncepciónak bizony korlátai vannak. Kezdve a kedvezőtlen geometriai méretekkel, egészen a kézi összeszerelés problematikájáig. Mindezek megoldásának érdekében indították el a moduláris rendszerű Light Battery fejlesztését.
Műszaki és gazdasági kihívások
Számos lehetőség kínálkozik az akkumulátor optimalizálására a tervezési szakaszban. Különös fontosságú technikai szempontok: a magas energiasűrűség, az erős biztonsági megfontolások és a hosszú élettartam, de a gazdasági szempontok közé tartoznak az olyan költségek is, mint az anyagok és az összeszerelés költségei. A Light Battery koncepció számos új technikai megoldást tartalmaz magába integrálva , amellyel a gyártási költségeket is csökkenteni tudják. Az új elem moduláris kialakítása és a felhasznált komponensek funkcionális integrációja együttesen igen nagy energiasűrűséget eredményez. Az akkumulátor kábel nélküli belső felépítése költséghatékony és majdnem teljesen automatizált gyártást tesz lehetővé.
Rugalmas és moduláris kialakítás
Az új akkumulátorcsomag legkisebb modulja az úgynevezett Supercell. Olyan házból áll, amelyben a hengeres akkumulátorcellák hatszög alakban vannak elrendezve és párhuzamosan vannak csatlakoztatva. A Supercell különféle méretkódú akkumulátor cella típusokhoz alkalmazható (18650, 21700 stb.), és jól skálázhatóságának köszönhetően lehetővé teszi a legkülönbözőbb vevői igényeknek való megfelelést. Számos Supercell csatlakozik egy moduláris szerkezetbe, amely egy modulot alkot. Ez lehetővé teszi az akkumulátorok aljzatba való beépítését a járművekbe, illetve más összetett szerelési helyekre. Minden Supercell mérési kártyával rendelkezik, amely figyeli a cella feszültségét és hőmérsékletét.
A mérőkártya a Supercell akkumulátorkapcsaihoz van csatlakoztatva és így közvetlen energiaellátása megoldott. Ezzel sikerült teljesen kiküszöbölni az érzékelők vezetékelését. A LION Smart által kifejlesztett LIRS (LION Infrared Slave) mérési kártyák master-slave rendszerben kaszkádolhatók és vezeték nélküli adattovábbítást végezhetnek infravörös interfésszel. Ugyanígy a LIRS kártya kétirányúan kommunikál az LCM masterrel (LION Control Module).
Optikai adatátvitel
Az infravörös interfészek lehetővé teszik az adatátviteli sebességet néhány Gbps-ig, így a rendszerfelügyeletet nagy felbontású és gyors mintavételi arányokkal valósítják meg. Mivel nincs szükség kábelre, az adatátvitel nem érzékeny az elektromágneses sugárzásra, és ellenálló a mechanikai igénybevétellel szemben is. Mivel nincs az érzékelőnek kábelezése, rövidzárlat sincs az esetlegesen hibás érzékelő vezetékek miatt, és az LCM illetve az LIRS biztonságosan szigetelve vannak egymástól. A moduláris optikai adatátvitel nagyon rugalmas és teljesen megszüntet sok munkapontot, például a kábelcsatlakoztatással, kábelcsatornák telepítésével és komplex csatolási vagy csatlakozási folyamatokkal kapcsolatos költségeket . Ezzel a Könnyű Akkumulátor lehetővé teszi a termelékenység növelését is, az automatizált gyártási folyamatok révén.
Jól hűtött és védett
A könnyű akkumulátor termikus felügyeleti rendszerében a 3M-től származó High-Tech-Fluid Novec folyadékot használják. Ez egy elektromosan nem vezető folyadék, amelyet már sikerrel használnak egyes nagy teljesítményű készülékekben, továbbá szerverek hűtésére is. Mivel az akkumulátor rendszer működési hőmérséklete jelentősen befolyásolja az öregedési folyamatokat és az egyes akkumulátorcellák teljesítményét, feltétlenül szükséges a sejtek hatékony és homogén hűtése. A Könnyű Akkumulátor optimális üzemi hőmérsékletének szabályozása érdekében a cellák közvetlenül a hűtőfolyadékba merülnek. A kerek celláknak nagyon nagy a felülete és a közvetlen kapcsolat a hűtőfolyadékkal nagyon jó hőátadást eredményez. A hűtőfolyadék szimmetrikus áramlása lehetővé teszi a folyadék homogénitását, és egyenletes hőmérsékletet eredményez minden akkumulátorcellában.
Hibás cellák célzott csere lehetősége
Az akkumulátor rendszer minőségét, kapacitását és hasznosítható energiáját, a leggyengébb egyedi cellájának a minősége határozza meg. Ha a rendszerarchitektúra nagy cellákon alapul, illetve csak néhány, vagy párhuzamosan kapcsolt cellát tartalmaz, akkor az egyes cellák minősége rendkívül fontos. Ha csak egy gyenge cella van a rendszerben, az egész rendszer teljesítménye korlátozott. Következésképpen arra kell törekedni, hogy a csatlakoztatott akkumulátorcellák maximális homogenitását elérjék.
A Könnyű Akkumulátor esetében, ha egy adott akkumulátor cella elöregedett, vagy zárlatos lett, a védelem lekapcsolja a meghibásodott cellát a rendszerről. Ez a biztosíték a cellacsatlakozásba van integrálva, és minden egyes cellához duplikálódik. A cella leválasztása után az már nem lesz aktív része az akkumulátor rendszernek, de a fennmaradó rendszer még mindig teljesen működőképes.
Az akkucellák hatékony tűz elleni védelme
A könnyű akkumulátor egyes celláinak redundáns biztosítékai lehetővé teszik a rendszer biztonságának rendkívül magas szintjét. Termikus kiáramlás esetén a hűtést egy alternatív hűtési útvonalon keresztül koncentrálják az érintett akkumulátorcella számára, hogy a lehető leghatékonyabban hűtsék azt le. A hűtőfolyadék fázisváltozása a folyadéktól a gáznemű állapotig sok energiát vesz fel a kigyulladt cellától, és elkerüli a szomszédos cellák gyulladását. Fázisváltás esetén a felszabaduló gázok az elvezető szelepen keresztül távozhatnak.
Nagy energiasűrűség a funkcionális integráció révén
A Könnyű Akkumulátor termikus kezelése a készülék konzisztens, magas funkcionális integrációját bizonyítja. Például a hűtőfolyadéknak három különböző funkciója van: a cellahűtés, a tűzgátlás és az adatátvitel. Egy másik példa a hengeres cellák érintkező lemeze. Párhuzamos elrendezésben összeköti a cellákat, tartalmazza a biztosítékokat, amelyek rövidzárlat ellen védenek, helyettesítik a szenzorok kábelezését, és biztosítják a LIRS áramellátását. Az egyes alkatrészek kialakítása és funkcionális integrációja lehetővé teszi a rendelkezésre álló hely optimális kihasználását. Az akkumulátor konstrukciója kevesebb komponenst tartalmaz; hatékonyabbá teszi a gyártási folyamatokat, mivel nagyfokú automatizációt tesz lehetővé.
A Könnyű Akkumulátor koncepció első megvalósítása a már említett átalakított BMW i3 94 kWh-os kapacitású akkupakkjával valósult meg – ami 700 km-es hatótávolságot biztosít az autónak – olyan módon, hogy az befért a BMW i3-ban gyárilag kialakított helyre. A 2018 végén megjelenő gyári BMW modellben „csak” 43 kWh-s akkupakk lesz.
A Lion tegnapi bejelentése arról, hogy a moduláris, így jól skálázható teljesítményű Könnyű Akkumulátor (Light Battery) projekt egy éven belül sorozatgyártásba kerül (a bejelentés angol nyelven elérhető ide kattintva >>>), kétszeresen is jó hír:
- A koncepció megvalósulásával az elektromos autók jelenlegi hatótávja – pusztán ezzel a megoldással – akár duplájára is emelkedhet, amely általánosságban komoly lökést adhat az elektromobilitás terjedésének.
- A cég részvényeinek árfolyama az elmúlt 2 napban 10%-os nagyságrendben emelkedett, így megbízóink portfólióira kifejezetten jó hatást gyakorolt. Mindez persze még csak a kezdet, a komoly emelkedés a sorozatgyártáshoz közeledve, illetve a nagyobb autógyárakkal kötendő szorosabb együttműködések hírére eddig nem látott tartományokba tornászhatja az árfolyamot.
Kíváncsi vagy arra, hogy milyen módon használjuk ki többek között az elektromobilitás terjedésében rejlő üzleti lehetőséget, akár csak az egyszerű megtakarítási programot indító megbízóinknál is? Gyere el következő ingyenes klubestünkre, amelyet teljes egészében Világbajnok megtakarítási formánknak szentelünk, és megmutatjuk azt is, hogyan kapcsolódhat mindez az elektromobilitáshoz. Az ingyenes rendezvényre az ide kattintva megjelenő oldalon tudsz jelentkezni >>>
Leave A Comment