Quão mais dastradas e mais rápidas baterias estão chegando através de atualizações de software

Há uma quantidade inacreditável de trabalho acontecendo agora para aumentar o desempenho das baterias de íon de lítio. Os doutores ao redor do mundo estão, neste exato momento, franzindo suas respectivas sobrancelhas, tentando obter alguns pontos percentuais de densidade de energia extra, raspar alguns minutos de folga dos tempos de carregamento ou adicionar alguns meses à vida útil eficaz de uma determinada célula.

E então vem uma startup chamada Breathe Battery Technologies com um algoritmo que promete aumentar as velocidades de carregamento em mais de 30 %, preservando a vida útil dessas células. Faz parte de um pacote de software leve o suficiente para ser executado em sistemas incorporados antigos e pequenos o suficiente para serem implantados por meio de atualizações ao ar. O melhor de tudo é que não é teórico: a Volvo apresentará essa tecnologia no próximo sedan ES90 da empresa, e você já pode encontrá -lo em alguns smartphones.

Antes de nos aprofundarmos nos detalhes, vamos passar rapidamente pelo que está acontecendo dentro de uma bateria. A carga fornecida por uma bateria ocorre quando os íons fluem de ânodo para cátodo e depois viajam pelo eletrólito enquanto carregam elétrons com eles. Quando é hora de recarregar, o processo é efetivamente revertido, enfiando esses íons de volta pelo vazio o mais rápido possível.

Esses processos geram calor e, embora um pouco de calor esteja bem, demais pode danificar a bateria. Superaquece suas células? Melhor caso, a vida útil deles é reduzida. Pior caso? Bem, é melhor você se afastar.

Carregar, e particularmente carregamento rápido, é uma dança cuidadosa entre perder tempo, carregando muito lentamente e danificando a bateria carregando muito rapidamente. Na maioria dos EVs, essa dança é coreografada por uma mesa de pesquisa.

Semelhante às tabelas de injeção de combustível de antigamente que ditam quanto suco esguiche no cilindro para cada ciclo de combustão em um motor, as tabelas de bateria dizem exatamente quanta corrente deve ser aplicada a uma determinada célula a uma determinada temperatura e estado de carga.

O problema é que essas tabelas não são muito boas.

Para usar essas tabelas, você deve conhecer a temperatura e o estado de carga da bateria. Encontre esses números, e a tabela informa quanta corrente pode ser aplicada para recarregar a bateria. Define literalmente a curva de carga para a célula. Essas tabelas são desenvolvidas pelas empresas que tornam as células (como a Samsung SDI ou a LG Energy Solution) e as empresas que as colocam em seus carros.

O problema é que essas tabelas de pesquisa podem ser vagas, sem valores específicos para cada temperatura e estado de carga. A falta de fidelidade de dados cria resultados imprecisos. É como tentar desenhar uma curva bonita e fluida, mas você pode usar apenas algumas linhas retas.

As tabelas também são inflexíveis, cobrindo uma faixa estreita de temperaturas. “Se você começar com uma tabela, estará fundamentalmente preso nas dimensões dessa tabela. Você está realmente engarrafando-se desde o início ”, disse Ian Campbell, CEO da Breathe.

Além disso, os carros geralmente desperdiçam muita energia para manter as baterias em uma faixa de temperatura muito estreita apenas para otimizar o uso da tabela de pesquisa. “Você precisa aquecer ou resfriar a bateria para se preparar para esse carregamento rápido, e isso também consome muita energia”, acrescentou Björn Fridholm, especialista técnico em gerenciamento de bateria da Volvo.

Isso nos leva de volta a respirar e seu molho especial. Você ainda está trabalhando com os mesmos fatores básicos: tensão, temperatura e corrente. Aqui, porém, um pacote de software (chamado Breathe Charge) determina a taxa de carregamento ideal com muito mais precisão em um envelope de desempenho mais amplo do que poderia estar razoavelmente contido em uma tabela.

“Então você acaba com esse incrível nível de fidelidade e adaptividade em todos os prazos”, disse Campbell.

Para ressuscitar a metáfora de cima, em vez de linhas irregulares, agora você pode desenhar curvas de carregamento fluindo que correspondam mais ao desempenho ideal das células da bateria individual.

Ao espelhar essa curva, os carros equipados com a tecnologia da Breathe cobrarão mais rapidamente sem colocar estresse adicional nas células da bateria. E fornecendo uma gama mais ampla de dados, os carros podem carregar mais rapidamente, mesmo quando fora de suas janelas térmicas ideais.

Quão mais rapidamente? Breathe e Volvo dizem que essa tecnologia oferece uma redução de 30 % no tempo de comando quando passar de 10 para 80 % em um carregador de alta velocidade. Mas o algoritmo de Breathe também oferece melhorias ainda maiores ao operar fora das condições ideais. A zero graus Celsius, essa melhoria do tempo de cobrança foi de 48 %.

Por que todo mundo não está fazendo isso? Tudo se resume a duas restrições, sendo a primeira uma compreensão profunda o suficiente do comportamento das células individuais. Para reunir esses dados, a Breathe tem um par de laboratórios em Londres, onde testes de tensão de amostra de células dos fabricantes.

O Breathe determina os pontos fortes e fracos de uma determinada química de células, dividindo esses atributos químicos nos dados do computador, o que impulsiona o modelo de física digital da empresa.

Isso então nos leva à segunda restrição: sobrecarga do sistema. Embora os fabricantes e fabricantes de chips gostem de falar sobre carros se tornando supercomputadores sobre rodas, a realidade é que a maioria dos carros de hoje ainda depende de sistemas incorporados, chips datados com memória limitada e especificações mais próximas das calculadoras gráficas de ontem do que as plataformas de hoje.

A eficiência é fundamental. O algoritmo de Breathe requer ciclos mínimos de processador e menos de 10 kilobytes de memória. A natureza leve significa que a tecnologia da Breathe pode ser executada em todos os tipos de hardware limitado, mesmo implantados por meio de atualizações ao ar-assumindo que esses sistemas integrados sejam inteligentes o suficiente para serem refletidos remotamente.

Obter essa eficiência significa dependência de ferramentas de simulação da indústria e modelagem de física, principalmente MATLAB e SIMULINK. No entanto, Campbell disse que a Breathe (que atualmente é um número de 75 funcionários) está trabalhando em versões futuras para os processadores automotivos mais rápidos que estão por vir.

Muitos desses futuros chips de processamento automotivo também oferecem algum aspecto da IA ??a bordo, mas não está no roteiro do Breathe. Campbell disse que está “otimista” na tecnologia de aprendizado de máquina neste aplicativo, mas que ainda não está pronto.

Mas a maior restrição são as próprias células da bateria. A quantidade de corrente que eles podem receber é ditada por sua construção e química. A acusação de respirar não viola as leis da física; Ele simplesmente garante que o carro esteja sempre alimentando a quantidade certa de corrente no momento certo.

O Volvo’s Electric ES90, com a Breathe Charge a bordo, está programado para chegar ao mercado ainda este ano. Fridholm confirmou que o software poderia teoricamente executar nos outros EVs da Volvo, incluindo os que já estão no mercado, mas ele deixou claro que não devemos esperar atualizações ao ar livre que atingem modelos como o EX30 em breve. “Por enquanto, estamos lançando -o no ES90”, disse ele, e deixou assim.

Mas Breathe não vai parar por aí. Em sua página de carreiras, a empresa atualmente possui vagas para cargos relacionados a vendas em Detroit, Michigan-os fabricantes de automóveis americanos são claramente um alvo.

A tecnologia da Breathe também pode ser encontrada no Oppo 8, onde é otimizado para estender a saúde da bateria. Campbell disse que a empresa também está trabalhando para alinhar “alguns clientes legais” na frente dos dispositivos de consumo. Em outras palavras, espero que possamos provar algum software de carregamento rápido em algo um pouco mais acessível do que um novo Volvo em breve.