有智慧、大容量,ARPA-E 推車用電池感測技術

作者 | 發布日期 2013 年 10 月 02 日 10:28 | 分類 汽車科技
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昂貴的鋰電池一直是電動車售價居高不下的原因,不論是汽車與電子大廠,或是新創事業,都積極想開發新的電池,如奇異想將液流電池裝到電動車之上,以節省四分之三成本。不過美國先進能源計畫署(Advanced Research Projects Agency-Energy, ARPA-E)則有另一種想法,他們認為不需要改變現有電池技術,只是需要讓電池「智慧化」。



 

目前車用鋰電池為了安全因素,都沒有發揮到最大蓄電能力,為什麼要畫地自限?因為車廠無法了解鋰電池內部的狀況,電池內部的各小部分電壓分布可能不均勻,或是某小部分有小瑕疵,若發揮到百分之百,內部可能有一小部分過熱,或短路,造成起火,而這對電動車來說,是不允許發生的情況,因此,只好保留較大的安全空間。

如果能有感測器,能深入電池之中,感測每一小部分,甚至能夠加以管理的話,那麼狀況就不同了,車廠就能大膽的將電池理論效能盡可能發揮,一旦察覺某個小部分過熱或失常,只要將該小部分關閉,而不需犧牲整顆電池的效能。

如此一來,由於電池可以推升到最大蓄電能力,因此相對而言,要達到同樣的電動車續航需求,電池總量可減少 2~3 成,也就是說,在不改變電池技術下,就能降低 3 成的成本。而若是針對油電混合車,甚至可減少 5 成的電池用量。

ARPA-E 正投入 3,000 萬美元,進行一年期的研究計畫,共有 14 個子計畫,其中一項在帕洛奧圖研究中心(Palo Alto Research Center)進行,研究使用光纖作為電池內部的感測器,因為光纖本身不導電,不會造成電池短路,安裝在電池內部也不會影響電池效能,而安裝光纖感測器約會增加 5%的成本,但由於電池可減少 3 成的成本,一來一回間,可減少 25%成本。

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▲ARPA-E 使用光纖作為電池內部的感測器。(photo: MIT)

另一項在橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)進行的計畫,則不只是要感測電池內部,還加上加溫或降溫的功能,當電池內部某部份過冷,可予以升溫,提高反應效率與供電能力,當電池某部分過熱,則予以降溫,避免過熱短路起火,如此可維持電池各部都在最適溫度,不但能提高效能,也能延長壽命。

一項與福特汽車合作的計畫,則是發展極精確電池測試裝置,只要電池內部一發生任何微小的意外化學反應,都能偵測出來,這項技術可應用在新的電池之上,也可以讓汽車根據電池目前的狀況,來調整使用的方式。

不過汽車產業對 ARPA-E 願景也有反對聲音,通用汽車(GM)就表示減少 2~5 成的電池不大可能,不過,雖然通用並未與 ARPA-E 合作,但是通用也正在開發自己的電池內部感測技術。

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