يستخدم نظام بطارية السيارة الكهربائية الجديد إشارات داخلية للكشف عن تلف الخلايا في الوقت الفعلي
طور باحثون في النمسا نظامًا جديدًا لإدارة البطاريات (BMS) يمكنه اكتشاف الأضرار الخفية وتتبع الشيخوخة داخل بطاريات السيارات الكهربائية، مما قد يؤدي إلى تحسين السلامة والأداء والعمر الافتراضي. وقد تم تطوير هذه التكنولوجيا من خلال مشروع نيمو الممول من الاتحاد الأوروبي من قبل جامعة غراتس للتكنولوجيا (TU Graz)، وجامعة فريجي بروكسل، والعديد من شركاء الصناعة. على عكس أنظمة إدارة البطاريات التقليدية التي تراقب بشكل أساسي الجهد والتيار ودرجة الحرارة، يوفر النهج الجديد نظرة مباشرة على الظروف داخل خلايا البطارية. تعتمد أنظمة البطاريات الحالية غالبًا على حسابات خارجية لتقدير صحة البطارية. ونتيجة لذلك، قد يكون من الصعب تحديد الضرر أو الشيخوخة داخل الخلايا الفردية حتى يبدأ الأداء في الانخفاض. ويقول الباحثون إن النماذج والخوارزميات الجديدة تسمح لنظام إدارة البطارية بتحديد الأخطاء بشكل مستقل، ومراقبة تدهور الخلايا، وتحديد متى قد تكون هناك حاجة للصيانة. النظر داخل البطاريات كان الجزء الرئيسي من المشروع هو تحسين قدرة النظام على اكتشاف مخاطر السلامة قبل أن تصبح مشاكل خطيرة. وقال كريستوف دريسن من معهد سلامة المركبات في جامعة غراتس التقنية: “يعد نظام إدارة البطارية أداة مهمة لتشغيل السيارات الكهربائية بشكل أكثر أمانًا واستدامة”. ولتدريب النظام، قام الباحثون بإتلاف خلايا البطارية عمدًا في الاختبارات المعملية. تم تشويه بعض الخلايا ميكانيكيًا لمحاكاة حوادث مثل التأثيرات الطفيفة في مواقف السيارات. تم بعد ذلك استخدام البيانات الناتجة لتطوير خوارزميات قادرة على التعرف على علامات الضرر المماثلة في البطاريات الحقيقية. ويعتمد النظام على التحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية (EIS)، وهي تقنية تعتمد على أجهزة الاستشعار التي تقيس المقاومة الكهربائية داخل خلايا البطارية. يتيح ذلك للمهندسين جمع المعلومات مباشرة من داخل البطارية بدلاً من استنتاج حالتها من خلال القياسات الخارجية وحدها. ويقول الباحثون إن هذه الطبقة الإضافية من المراقبة يمكن أن تساعد في تحديد الخلايا التالفة في مرحلة مبكرة، مما يقلل من مخاطر السلامة ويسمح بالصيانة قبل ظهور مشاكل أكبر. وقال دريسن: “إذا اكتشفنا الأخطاء والأضرار التي لحقت بخلايا البطارية الفردية في مرحلة مبكرة عبر نظام إدارة المباني، فيمكن تجنب العديد من المخاطر”. اكتشاف أكثر ذكاءً للشيخوخة بالإضافة إلى السلامة، ركز الباحثون أيضًا على فهم كيفية تقادم البطاريات بمرور الوقت. قام فريق TU Graz بتطوير نموذج يتنبأ بالتغيرات في حجم خلية البطارية أثناء دورات الشحن والتفريغ. يمكن أن يؤدي التمدد المفرط إلى زيادة الضغط الميكانيكي داخل حزمة البطارية، مما يزيد من خطر التشققات والتشوه والدوائر القصيرة الداخلية وارتفاع درجات الحرارة. وفي الوقت نفسه، طور الباحثون في جامعة Vrije Universiteit Brussel نماذج تتتبع الشيخوخة وتغيرات عمر الخدمة داخل الخلايا الفردية. وفقًا للفريق، تكشف فحوصات البطارية الحالية بشكل أساسي عن مقدار السعة الإجمالية المفقودة مقارنة بالحالة الأصلية للبطارية. ويهدف النهج الجديد إلى تقديم صورة أكثر تفصيلاً لما يحدث داخل الخلايا مع تقدمها في السن. وقال دريسن: “حتى الآن، أظهر الاختبار فقط مدى انخفاض السعة مقارنة بحالة البطارية الأصلية”. “لكن النماذج الجديدة تعطينا أيضًا نظرة ثاقبة للتغيرات داخل الخلايا مع تقدم العمر. وهذا يتيح إجراء تعديلات مفيدة للأداء وعمر الخدمة والسلامة.” وعلى الرغم من الوظائف الإضافية، يقول الباحثون إن نظام إدارة البطارية المعزز لن يزيد بشكل كبير من حجم أو وزن الأنظمة الحالية. وقد تم بالفعل بناء نموذج توضيحي على مستوى وحدة البطارية، في حين سيركز مشروع المتابعة على تطوير التكنولوجيا نحو النشر الصناعي. وتظهر الدراسة في مجلة مصدر الطاقة.
تم النشر: 2026-06-19 00:59:00
