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比利時荷語區能源城(Energy Ville)開發自主智慧電池

比利時荷語區能源城(Energy Ville)已多年與研發夥伴比利時法蘭德斯技術研究院(VITO)、荷語天主教魯汶大學(KU Leuven)、比利時跨校際微電子中心(imec)與Hasselt大學合力研發永續能源和智慧能源系統。Energy Ville 正開發可創新應用在「智慧供電」中之自主電池管理系統。此自主智慧電池可成為未來歐洲電池製造之顛覆性發展基石,開創全球電動車電池模組供應鏈新猷。

 

電動車由於高度仰賴各種電子產品,控管電子產品電路與電力系統有效穩定運作之智慧電池管理系統應運而生。其角色不僅是提醒駕駛確認車輛狀況,監控電池運作狀態,更可在必要時調整電池運作模式。舉例說,電池管理系統確保每個單元電池能在充放電過程維持最安全與最低壽命耗損模式,並監控電池安全狀態與可用壽命,適時調整運轉模式。傳統電池系統管理技術是在電池模組設置核心電腦,經由綿密線路與遍設感應器,以「外接」模式監控。其技術性理由係因電池管理系統通常不是由電池製造商自行開發,而是以電池管理核心鏈接類別與性能各異之電池模組組成。

 

從模組到單元等級

鑒於傳統電池管理系統電路連接複雜,在電動車中佔據額外空間與重量,且壽命不長,甚至影響電池回收與再生利用。Energy Ville據於外接電池模組監管系統難以掌握單一電池單元狀態,但這些數據又對系統安全與電池壽命之控管,非常關鍵。因此能源城開發「自主智慧電池」(smart battery)將目前傳統電池控管系統硬體直接置入電池單元,達到(1)簡化線路、降低成本,並得以(2)追蹤電池從出廠到壽命終結當中所有階段狀態。而衍伸效益還能讓用戶迅速標識出最持久電池單元或模組,可以延長使用,而非跟著其它單元整批汰換。

 

自主智慧電池技術現方興未艾,仍要完成符合廣泛應用與量產等開發、調校、測試,最後通過驗證等過程。目前主要研發在能源城電池實驗室進行,另也在歐盟「展望2020」補助之Current Direct 和 NAIMA計畫下執行。能源城早在開發初期便與電池製造商整合彼此企圖與需求,已同意未來自主智慧電池配載晶片和傳感器之規格。

 

歐洲自主智慧電池生產

未來智慧電池管理系統將追蹤智慧電池壽命週期各階段特性和效能—從一開始電池組裝和模組建構、上線運作,乃至回收再利用—由數據監管每個電池產生所謂「電池護照」,可提供使用者瞭解電池靜態資訊,諸如材質、地點與時間,動態資訊則是使用紀錄及其效能與壽命之演變。然而智慧電池管理系統仍然必須具備一個微型資訊核心,以便將各單元數據匯入總資訊系統。

 

自主智慧電池發展十分符合歐盟欲建構之總體電池後端價值鏈戰略目標,傾向發展永續、高品質(長壽命、高效能)和安全之智慧電池,未來要廣泛應用於電力輸送、電網佈建、電力儲存和家用電池等範疇。此項創新發展將帶動電池經濟邁入歷史新猷。目前電動汽車電池多在使用9年後,即便仍具原始電量80%,仍不計優劣地整組汰換,造成浪費。未來智慧電池壽命將延長到15到20年,模組或電池回收將更重要。若此,自主智慧電池便可作為歐洲與亞洲電池生產商競爭之優勢。按目前發展情況估計,預計未來四年內歐洲得以透過自主智慧電池來降低生產成本與提升回收價值,提高歐洲電池產品競爭力,並期更遠未來能在成本方面,與亞洲拉大差距。

 

特約編輯:陳思如

 

參考資料:

https://www.energyville.be/en/news-events/made-europe-smart-battery-cell

https://vito.be/en/theme/sustainable-energy

更新日期 : 2023/06/21