Älylataus voi vähentää akkujen kulumista 23%

Nopea lataus on yksi sähköautojen suurista lupauksista, mutta siihen liittyy aina myös pieni, hiljainen vastine. Mitä useammin kuljettajat turvautuvat suuritehoiseen tasavirtalataukseen, sitä enemmän kuormitusta he kohdistavat akkupakettiin. Vaurio ei näy heti, mutta vuosien kuluessa se voi nakertaa ajomatkaa ja heikentää akun pitkän aikavälin kuntoa. Nyt Ruotsissa toimivan Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat kertovat, että he saattavat olla löytäneet fiksumman reitin.

Tuoreessa tutkimuksessa, joka on julkaistu IEEE Transactions on Transportation Electrification, tiimi kuvaa tekoälyyn perustuvan sähköautojen latausjärjestelmän, joka voi vähentää akun kulumista ilman, että kuljettajien tarvitsee odottaa pistoolla pidempään. Tulosten mukaan menetelmä pidentää akun käyttöikää lähes 23 prosenttia verrattuna tavanomaiseen pikalataukseen. Yllätys on se, kuinka vähän se muutti itse lataustapahtumaa. Kokeissa keskimääräinen latausaika oli 24,12 minuuttia, kun se tavanomaisessa latauksessa oli 24,15 minuuttia. Käytännössä tämä ero on mitätön.

Kaikki akut eivät vanhene samalla tavalla

Tämä on se varsinainen ongelma useimmissa nykyisissä pikalatausjärjestelmissä. Ne kohtelevat usein jokaista akkupakettia ikään kuin se olisi identtinen. Tuore akku ja sellainen, joka on jo viettänyt vuosia tien päällä, ladataan usein samalla virran ja jännitteen ohjausstrategialla. Paperilla ajatus kuulostaa tehokkaalta. Todellisuudessa siinä kuitenkin sivuutetaan se, miten akut muuttuvat iän myötä.

Vanhenevat litiumioniakut ovat alttiimpia ilmiölle, jota kutsutaan litiumin kerrostumiseksi (lithium plating). Kun litiumionit eivät imeydy tarkoituksenmukaisesti, metallinen litium alkaa kerrostua elektrodin pinnalle. Se on hidasta ja lähes huomaamatonta vahinkoa, mutta ajan mittaan se heikentää kapasiteettia ja kiihdyttää akun kulumista. Toisin sanoen akku kyllä toimii edelleen, mutta ei enää yhtä hyvin kuin ennen.

Chalmersin lähestymistapa ratkaisee tämän ongelman vahvistusoppimisen avulla. Tämän tyyppinen koneoppiminen parantaa päätöksentekoa toistuvan palautteen kautta, jolloin järjestelmä pystyy mukautumaan olosuhteiden muuttuessa. Tässä tekoäly säätää latausvirtaa reaaliajassa kahden muuttujan perusteella: akun varaustilanteen (state of charge) ja akun kunnon (state of health). Uudempi akkupaketti kestää aggressiivisemman latausprofiilin, kun taas vanhempi saa loivemman käyrän, joka on suunniteltu rajoittamaan kuormitusta.

Ajatus on yksinkertainen, mutta vaikutukset ovat merkittäviä. Sen sijaan että kaikki sähköautojen akut pakotettaisiin samanlaiseen rutiiniin, järjestelmä reagoi jokaiseen akkupakettiin enemmän kuin kokenut huoltomekaanikko: iän, kunnon ja tämänhetkisen tilanteen mukaan.

Ohjelmistokorjaus, ei laitteiston uudistus

Yksi yksityiskohta erottuu. Tämä ei ole konsepti, joka nojaa eksoottiseen uuteen akkukemiaan tai kalliisiin uudelleensuunnitteluihin. Tutkijat sanovat, että tekniikka voitaisiin ottaa käyttöön olemassa olevien akkujenhallintajärjestelmien ohjelmistopäivityksillä. Se tekee siitä huomattavasti realistisemman automaattivalmistajille sekä latausalan toimijoille, jotka etsivät käytännöllisiä tapoja parantaa sähköautojen akun elinikää.

Asiaan liittyy tietenkin myös huomioitava seikka. Järjestelmä täytyy kalibroida eri akkukemioita varten, mikä tarkoittaa, ettei ratkaisu ole sellaisenaan yksi koko kaikille heti alusta lähtien. Silti ajatus on houkutteleva, koska se hyödyntää markkinoilla käytössä olevaa laitteistoa laajasti.

Akun heikkeneminen on edelleen yksi sitkeimmistä huolenaiheista sähköauton omistuksessa, etenkin kuljettajilla, jotka turvautuvat voimakkaasti yleisiin pikalatureihin. Liikenteen täyteen otsikoihin nouseva latausalueahdistus on näkyvä, mutta pitkän aikavälin akun kunto on usein lopulta tärkeämpi kysymys sen jälkeen, kun omistamisen uutuus on haihtunut. Jos Chalmersin tekoälylatausmenetelmä yleistyy tuotantokulkuneuvoissa, raportoitu 23 prosentin parannus voisi monelle kuljettajalle tarkoittaa jopa yhtä tai kahta lisävuotta hyödyllistä akkukäyttöä.

Siitä olisi hyötyä omistajille. Se voisi myös tukea jälleenmyyntiarvoja, pienentää kokonaisomistuskustannuksia ja tehdä sähköautoista houkuttelevampia niille, jotka vielä epäröivät vaihdon tekemistä. Ongelma, joka on pyörinyt sähköautokeskustelun taustalla, näyttää tällöin juuri siltä korjausratkaisulta, jota ala on mahdollisesti odottanut.