Из-за различий в производстве, температуры и условий эксплуатации одни ячейки перезаряжаются, а другие недополучают энергию. Это снижает эффективность, сокращает срок службы и даже может привести к перегреву.

Чтобы решить эту проблему, в системах управления батареями (BMS) используют балансировочные схемы. Обычные методы работают медленно и теряют много энергии, особенно в длинных цепочках аккумуляторов. Новое исследование предлагает двухуровневую систему балансировки, которая перераспределяет заряд быстрее и эффективнее.

В основе разработки — комбинация индукторов и трансформаторов, позволяющая выравнивать заряд как внутри групп элементов, так и между ними. Алгоритм анализирует состояние каждой ячейки и выбирает оптимальный путь для перераспределения энергии, минимизируя потери. Дополнительно система динамически регулирует ток балансировки, подстраиваясь под уровень заряда. Результаты опубликованы в издании Green Energy and Intelligent Transportation.

Тесты показали отличные результаты:

• Скорость балансировки выросла на 42,03% по сравнению с традиционными методами.
• Энергоэффективность увеличилась на 6,08%, то есть меньше энергии тратится впустую.
• В режимах заряда и разряда средний уровень заряда стал выше на 0,9–9,97%, что продлевает жизнь аккумулятора.

Эта технология пригодится не только в электромобилях (где увеличит запас хода и снизит затраты), но и в солнечных электростанциях, ветрогенераторах и smart grid. В перспективе её можно адаптировать даже для твердотельных батарей.

Сейчас ученые работают над аппаратной реализацией и уточнением алгоритмов. Но уже ясно: этот подход — серьезный шаг вперед в управлении батареями.

Главный плюс — практическая эффективность. Большинство современных BMS либо медленные, либо энергозатратные. Здесь же сочетается скорость и КПД, что критично для массового применения. Плюс алгоритм адаптируется под реальные условия, а не работает по шаблону.

Второй момент — масштабируемость. Метод можно применять как в небольших батареях дронов, так и в промышленных накопителях. А поддержка разных типов аккумуляторов делает его универсальным.

Наконец, экономия ресурсов. Увеличение срока службы батарей на 10–15% — это миллиарды долларов глобальной экономии и меньше экологического ущера от утилизации.

Основной вопрос — стоимость внедрения. Индукторы и трансформаторы увеличат цену BMS, особенно в бюджетных устройствах. Пока неясно, окупятся ли затраты для потребительской электроники, где батареи редко работают на пределе.

Ранее ученые разработали эффективную цинк-воздушную батарею.