Sensor för fordonsbatterier

Idag mäts batteristatus i fordon voltmetriskt, vilket innebär att spänning och ström dras från batteriet och används för att estimera laddningstillstånd (State of Charge, SOC) och hälsotillstånd (State of Health, SOH). Voltmetrisk mätning har dock många inneboende problem då förändringar i batteriet under ur och i laddning, vid olika temperaturer som påverkar prestanda inte avspeglas i den voltmetriska mätningen, som sätter begränsningar i dess nytta. Den osäkerhet som finns i mättekniken tvingar idag tillverkare och brukare att använda överdimensionerade batterier. På grund av de säkerhetsmarginaler som byggts in batteri styrsystem kan inte hela batterikapaciteten utnyttjas, energi slösas bort och användningen av naturresurser blir ineffektiv. Det har visats att genom att basera batteristyrsystemet på kemiska och strukturella processer snarare än spänningsgränser, kan den tillgängliga energin av Li-ion celler förbättras med 212%, effekttätheten med 22%, och laddningshastighet med 50% (Smith & Wang, 2006). Även risken för brand och explosion till följd av skenande kemisk kedjereaktion (Tesla Motors – Kvartalsrapport, 2013) bedöms kunna minskas avsevärt när det inre tillståndet hos batteriet är mer exakt mätt.

Insplorions NPS teknik gör mycket noggrann in-situ mätning av strukturella, kemiska och temperatur förändringar i batteriet. Det har potential att avsevärt minska flera inneboende problem som är relaterat till voltametrisk mätning genom att mäta direkt i varje battericell. De kemiska förändringar som sker i battericellen under laddnings- och urladdningsprocesser och kan mätas med Insplorion sensor, som i laboratoriemiljö har visat att minst 25% mer effekttätheten kan uppnås. Dessutom kan mätningen av kemiska och fysikaliska processer inuti battericellerna användas för att tidigt detektera och varna för katastrofala fel (explosion).

Projektet har påvisat framgångsrika resultat i laboratorieskala med både bly och och Li-ion baserade batteriuppställningar. Insplorion har nyligen integrerat NPS sensorn i en kommersiell prototyp i samarbete med AGM-batterier Ltd i Thurso, UK. Läs mer om projektet i Horizon 2020 projekt presentationen (nr 13) här.