Un ingegnere elettrico presso l'Università di Toledo, che è quasi morta da ragazza in Africa a causa della mancanza di potere di un ospedale, ha sviluppato una nuova soluzione di accumulo di energia per realizzare pacchi batteria nei veicoli elettrici, satelliti, gli aerei e le stazioni della rete durano più a lungo e costano meno.

La nuova tecnologia denominata equalizzatore bilevel è il primo ibrido che combina le elevate prestazioni di un equalizzatore attivo con il basso costo dell'equalizzatore passivo.

"È un punto di svolta perché abbiamo risolto il problema delle celle deboli nella conservazione delle batterie agli ioni di litio per pacchi con centinaia di celle, " ha detto il dottor Ngalula Mubenga, assistente professore di tecnologia di ingegneria elettrica presso UT. "Ogni volta che parliamo di batterie, stiamo parlando di celle collegate in serie. Col tempo, la batteria non è bilanciata e limitata dalla cella più debole della batteria."

Prima dell'equalizzatore a due livelli, produttori di batterie e produttori di automobili bilanciavano le tensioni delle celle in un grande pacco batterie utilizzando un circuito passivo, che perde più energia, o un circuito attivo, che è 10 volte più costoso.

"Nonostante le loro perdite significative, gli equalizzatori passivi sono utilizzati nella maggior parte delle applicazioni perché sono relativamente semplici e a basso costo, " ha detto Mubenga.

Nella nuova tecnologia di Mubenga, le celle sono raggruppate in sezioni. Ogni cella all'interno della sezione è bilanciata da un equalizzatore passivo, mentre l'intera sezione è bilanciata da un equalizzatore attivo.

"Se ci sono 120 celle in una batteria, dividere le cellule in 10 gruppi di 12, " Ha detto Mubenga. "Allora hai solo bisogno di nove unità di equalizzazione attive e 120 unità di equalizzazione passive che utilizzano l'equalizzatore a due livelli. Con gli attuali equalizzatori attivi, i produttori dovrebbero utilizzare 120 equalizzatori attivi. Per i produttori che non possono permettersi di utilizzare solo equalizzatori attivi, l'equalizzatore bilevel è la soluzione al problema."

Gli esperimenti hanno dimostrato che l'equalizzatore a due livelli aumenta la capacità di scarica delle batterie agli ioni di litio di circa il 30 percento, e il pacco dura di più perché le cellule sono equilibrate.

"Invece della batteria di un veicolo elettrico che dura solo quattro anni, sarebbe durato molto più a lungo, " ha detto Mubenga.

Mubenga ha lavorato al progetto con il Dr. Tom Stuart, professore emerito nel Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica UT, che ha avuto l'idea per l'equalizzatore a due livelli.

Il loro team sta concedendo in licenza l'equalizzatore ibrido e il kit di retrofit ai produttori. La ricerca è stata recentemente pubblicata su batterie , una rivista internazionale. Il finanziamento del progetto è stato fornito dal programma Ohio I-Corps e dal programma Ohio Third Frontier.

Mubenga prevede di presentare il loro nuovo, tecnologia brevettata alle 14:00 Mercoledì, Il 7 marzo all'Advanced Design and Manufacturing Expo presso l'Huntington Convention Center di Cleveland in una sessione intitolata "Riduzione del costo dell'accumulo di energia per applicazioni E/HV e di rete utilizzando un equalizzatore a due livelli per grandi batterie agli ioni di litio".

Mubenga comprende il potere dell'elettricità che cambia la vita. Quando aveva 17 anni nel suo paese natale della Repubblica Democratica del Congo in Africa, ha aspettato tre giorni per l'operazione dopo che la sua appendice è scoppiata perché non c'era corrente in ospedale.

"Vivevo in una piccola città chiamata Kikwit, lontano dalla grande e bella capitale di Kinshasa, " ha detto Mubenga. "Ero molto malato, i medici avevano bisogno di fare un intervento chirurgico, ma non riuscivano a trovare il gas per accendere il generatore di corrente. Per tre giorni, la mia vita dipendeva dall'elettricità. Stavo pregando. non potevo mangiare. E ho deciso se l'avessi fatto vivo, Lavorerei per trovare una soluzione in modo che le persone non muoiano a causa della mancanza di elettricità".

L'ospedale ha trovato il carburante per alimentare il generatore, i medici hanno operato e Mubenga è sopravvissuto.

Ha iniziato a studiare energie rinnovabili presso l'UT College of Engineering nel 2000 e ha conseguito una laurea, laurea magistrale e dottorato di ricerca in ingegneria elettrica. Dopo aver conseguito la licenza di ingegnere professionista in Ohio, ha continuato a fondare la sua azienda chiamata SMIN Power Group, che sviluppa e installa sistemi di energia solare nelle comunità in tutta la Repubblica Democratica del Congo.

"La mia passione è profonda, " ha detto Mubenga. "In posti come quella piccola città di Kikwit, se hai l'energia solare, puoi avere l'elettricità e salvare vite umane."

Un altro fattore che alimenta la motivazione alla ricerca di Mubenga è la connessione tra il suo paese natale e le batterie agli ioni di litio.

"La maggior parte dei minerali per l'elettronica di oggi sono estratti nella Repubblica Democratica del Congo, " ha detto Mubenga. "La Repubblica Democratica del Congo è uno dei principali produttori di cobalto, rame, oro, diamante, tantalio e stagno nel mondo. Infatti, la Repubblica Democratica del Congo contiene circa il 50 per cento della riserva mondiale di cobalto, un minerale utilizzato per produrre batterie agli ioni di litio."