Ten chip prześwietla baterie od wewnątrz. Texas Instruments podnosi poprzeczkę bezpieczeństwa BESS

Texas Instruments wprowadza na rynek chip, który diagnozuje stan ogniw baterii znacznie precyzyjniej niż standardowe systemy zarządzania. Nowe rozwiązanie może być przełomem w bezpieczeństwie, wiarygodności danych i finansowaniu wielkoskalowych magazynów energii.

Płaska krzywa LFP

Baterie LFP (litowo-żelazowo-fosforanowe) zdominowały rynek magazynów stacjonarnych dzięki długiej żywotności cyklicznej i dobremu profilowi bezpieczeństwa. Mają jednak istotną wadę – bardzo płaską krzywą napięcia w środkowym zakresie stanu naładowania.

Jak wyjaśnił Henrik Mannesson, General Manager działu Grid Infrastructure and Power Delivery w TI, w tym zakresie trudno na podstawie samego odczytu napięcia ocenić, czy jego niższa wartość wynika z trwałego starzenia ogniwa, czy tylko z tymczasowego stanu naładowania. Standardowe systemy szacują stan zdrowia baterii na podstawie liczenia cykli, a nie precyzyjnych modeli.

EIS na chipie, nie na zewnątrz

Rozwiązaniem problemu jest technika zwana spektroskopią impedancji elektrochemicznej – polegająca na wprowadzeniu do ogniwa niewielkiego zakłócenia prądowego lub napięciowego i pomiarze jego wewnętrznej impedancji w różnych częstotliwościach.

Nowy chip Texas Instruments, oznaczony jako BQ79826Z-Q1, integruje EIS bezpośrednio na krzemowej strukturze układu. Dzięki temu diagnostyka elektrochemiczna przestaje być procesem pasywnym i przenosi się prosto na poziom sprzętowy.

Jak podkreślił Mannesson, dzięki stworzeniu dokładnego modelu elektrycznego każdego ogniwa, można rozdzielić efekt stanu naładowania od trwałej degradacji chemicznej, np. platerowania litem czy zmian chemicznych w materiale.

Czystszy sygnał, mniej sprzętu

Krzywe impedancji są czułe na zewnętrzne zakłócenia, dlatego zespół Mannessona współpracuje z inżynierami nad odpowiednią konfiguracją fizyczną instalacji – okablowaniem, złączami i rezystancją wewnętrzną, które wpływają na pomiar.

Integracja silnika EIS na jednym chipie pozwala uzyskać, jak twierdzi TI, czystszy sygnał impedancji, przesyłany bezpośrednio z układu. Eliminuje to potrzebę stosowania dodatkowego, rozbudowanego sprzętu diagnostycznego.

Tym samym producenci mogą uruchamiać własne, zastrzeżone algorytmy bezpośrednio na surowych danych, potencjalnie bez konieczności licencjonowania specjalistycznego oprogramowania diagnostycznego firm trzecich.

26 kanałów i mniej podzespołów

Wielkoskalowe baterie przechodzą obecnie z modułów 52-ogniwowych na architektury 104-ogniwowe. Chip BQ79826Z-Q1 monitoruje do 26 ogniw połączonych szeregowo – to o osiem więcej niż konkurencyjne układy monitorujące.

Dla modułu 104-ogniwowego oznacza to, że inżynierowie mogą pokryć cały pakiet czterema chipami TI, minimalizując liczbę komponentów, zajmowaną przestrzeń na płycie oraz koszt przypadający na jeden kanał.

Ta strukturalna prostota, w połączeniu z innymi funkcjami zgodności, poprawia nie tylko bezpieczeństwo, ale też wiarygodność finansową projektów. Jak zauważył Mannesson, wielkoskalowe systemy magazynowania energii są finansowane przez fundusze emerytalne i infrastrukturalne, poszukujące bezpiecznych zwrotów z inwestycji. Dostarczanie wiarygodnych danych o ucieczce termicznej i starzeniu się ogniw bezpośrednio zwiększa bankowalność projektu.

Kiedy pierwsze wdrożenia

Mannesson potwierdził, że Texas Instruments obecnie testuje przedprodukcyjne próbki nowego chipu, a pełna produkcja wolumenowa ma ruszyć do końca 2026 roku. Choć finalna integracja zależy od klientów, pierwsze komercyjne systemy magazynowania energii wykorzystujące nowy chip mogą trafić na rynek już w 2027 roku.

Przeczytaj też nasz artykuł ekspercki „Pożary magazynów energii są coraz rzadsze. Paszport baterii ma ograniczyć kolejne ryzyka”.