Экологичный дизайн прототипов был сосредоточен на простоте сборки и разборки компонентов батареи с целью непосредственного повышения эффективности их ремонта, повторного использования в других областях применения и переработки. С этой целью в проекте использовано до 60 процентов переработанного алюминия, что позволяет сократить выбросы CO₂-эквивалента до 777 кг на один корпус батареи, а также приоритет отдан модульности для продления срока службы батареи и ее компонентов, тем самым сокращая количество отходов и воздействие на окружающую среду.
Кроме того, были внедрены инновации, обеспечивающие сверхбыструю зарядку за счет реализации системы охлаждения, гарантирующей равномерный отвод тепла от элементов и шин, в сочетании с алгоритмами оптимизации процесса зарядки. Также была предусмотрена распределительная коробка, позволяющая переключать архитектуру батареи между 400 В и 800 В по мере необходимости, что делает ее применимой для батарей различных размеров.
«Подход, основанный на принципах цикличности, прокладывает путь к более устойчивой технологии электромобилей, а оптимизация характеристик батареи решает основные критические проблемы, препятствующие принятию и внедрению электромобилей, такие как ограниченный запас хода и время зарядки, что позволяет преодолевать большие расстояния», — подчеркивает координатор проекта Marbel Эдуард Пикерас, координатор европейских программ в Eurecat.
Вторая жизнь для батарей:
одним из ключевых элементов проекта является обеспечение второй жизни батарей, позволяющее повторно использовать и восстанавливать их компоненты для энергетических применений за пределами автомобильного сектора.
«Благодаря внедрению принципов экодизайна, таких как модульность, вторая жизнь и материалы с высоким содержанием переработанных материалов и высоким потенциалом вторичной переработки, Marbel продлевает срок службы батарей и потоки материалов, сокращая количество отходов и сохраняя ценность материалов, тем самым способствуя как устойчивому развитию, так и экономической целесообразности», — объясняет Виолета Варгас, исследователь из подразделения Eurecat по отходам, энергетике и воздействию на окружающую среду.
Marbel также внедрила передовые стратегии извлечения материалов для получения высокочистого графита, лития, никеля, марганца и кобальта из элементов питания по окончании срока их службы, в соответствии с европейским регламентом «Стандарты устойчивого развития для батарей и отходов батарей».
Интеллектуальная архитектура:
прототипы имеют интеллектуальную архитектуру, которая объединяет силовые соединения через шины, которые легко собираются и разбираются с помощью стандартных болтовых креплений. Гибкие форматы этих шин были оптимизированы, что упрощает сборку и позволяет им выдерживать вибрации, которым может подвергаться аккумуляторный блок в автомобиле.
Кроме того, система управления батареями (BMS) включает в себя беспроводную связь и интеллектуальный мониторинг энергии в реальном времени, что значительно снижает вес, стоимость и сложность конструкции. В частности, в каждую ячейку батареи было разработано и интегрировано интеллектуальное электронное устройство (iSCM, Smart Cell Manager), позволяющее осуществлять локальный мониторинг каждой ячейки и прямую связь с BMS через беспроводную технологию Bluetooth.
Это позволяет, например, сократить длину проводки для 16-ячеечного аккумуляторного блока с более чем 20 метров до всего 80 сантиметров, снизив затраты на материалы, вес и сложность сборки.
Собранные системой управления батареями (BMS) данные, а также данные, генерируемые системой управления цепями (iSCM), интегрируются в систему цифрового двойника, основанную на алгоритмах искусственного интеллекта и машинного обучения, которая выполняет прогнозную аналитику, объединяя информацию из различных источников в единое веб-приложение. Система может прогнозировать оставшийся срок службы батареи, ее уровень заряда и состояние, а также когда она достигнет конца своего полезного срока службы, среди прочих факторов. Это обеспечивает точную информацию для планирования второго срока службы на основе состояния компонентов.
Проект с бюджетом в 11 миллионов евро был профинансирован программой Европейского союза «Горизонт 2020». Консорциум Marbel объединил 16 партнеров из восьми европейских стран, включая шесть университетов и исследовательских центров, автомобильную инженерную компанию, два малых и средних предприятия, OEM-производителя и пять производителей компонентов.
