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寶貝摩天輪
主持人: 謝美芳
2020/08/21
0:12:22
工研院歷經四年的時間,透過人工智慧延長電池系統壽命,研發出「RAIBA可動態重組與自我調節之電池陣列系統」,榮獲2019年「全球百大科技研發獎」殊榮。
工研院資通所所長闕志克博士表示,RAIBA就是Reconfigurable Array of Inexpensive Batteries Architecture,就是將比較便宜的電池組起來,並且成為可重組性,這樣就可以把整個電池陣列的價值提高,延長電池系統壽命。
當初會做這件事情的起心動念,是因為台灣正在發展再生能源,但再生能源是不穩定的,因此需要一個能源儲存系統。現在大部分的能源儲存系統都是用化學電池,但相對的成本也就非常的昂貴。因此,我們就思考是否可以用便宜的電池來做再生能源的儲能裝置。
所以,我們就開始思考有什麼樣的電池是適合的,有沒有其他場域汰役下來的電池可以拿來做這種用途。我們想到的第一個可能性就是電動車的電池,因為很多電動車的電池用了五年後,就會汰換下來,例如NISSAN、Tesla這樣的品牌車。在車用電池中,發動是需要段時間能夠產生足夠的Power才能讓車子發動,但使用了五年後的老化電池,雖然效能還有,但卻無法瞬間提供足夠的POWER讓車子使用。然而,這些老化電池拿來做儲能其實足足有餘。因此,因為這樣的想法與概念,我們開始將電動車上汰換下來電池重新組裝,讓他可以變成儲能裝置。然而,用汰役電池來組裝儲能裝置,是大家所知道的想法,然而,大家所面臨的最大挑戰卻是在下一步,就是將普通電池組裝成一個儲能裝置,那每一個電池的特性要非常均勻。例如,這個儲能裝置裡面有50顆電池,這50顆電池放電跟充電的曲縣都要相容,假如其中有一個不相容,就會像一鍋粥中有個老鼠屎,就會把整個電池陣列破壞掉。這也是許多人在做儲能裝置中所面臨的最大挑戰。
一般來說,在建置儲能裝置的時候,是需要把每一個電池都經過仔細的篩選,然後確保他們的品質、放電或充電的特性是一致的,才敢擺進去儲能的裝置中。
而RAIBA idea的最大獨特性,就是跳脫需要所有電池都擁有一定的品質與穩定性的想法。一般在重組的電池陣列中,若是用淘汰下來的電池來做儲能裝置,但要確保每一個電池的品質一定,這是非常的辛苦。因為張三的車跟李四的車汰下來的電池的性能,就是不一樣,若要確保每個電池效能一致,有兩個方法:一個是你仔細的做每一個電池的檢測,然後只有達到一定效能的電池我才接受,不一樣的就不使用。為了能夠找到均勻性的電池,你就必須要篩選掉很多的電池,這種是比較傳統的的作法,在電池陣列中的電池都有一定的均勻性。然而,除了這樣的想法之外,我們也在思考,有沒有一種方式是不用篩選,不論是什麼樣的電池,都可以達到儲存效能的裝置。而這也就是RAIBA最大的獨特性所在。RAIBA就是一個不需要篩選電池的均勻性,就可以達到穩定的儲存效能的裝置,卻又保證的安全可用性。
RAIBA的研發,我們執行了四年的時間,現在也與許多的技轉廠商在做合作,並將產品送到歐洲做檢測,而這項技術也在2019年的R&D 100 Awards中獲獎。現階段來說,RAIBA已經是一個非常接近產品的東西,也是一套具備感知、思考、分析、重組等四大能力的電池系統,透過人工智慧控制電池模組的放電負載,讓良莠不齊的電池以有效率的方式互相搭配,減少電池系統無效能量並延長系統循環壽命。
我們曾經做過一個實驗,我們將老舊電池放到RAIBA的電池陣列裡面,然後經過反覆的充電、放電,我們發現,用傳統的方式跟RAIBA的方式來做,同樣一批電池,使用RAIBA的方式大概可以比傳統的方式多了三倍的放電時間。
迎接電動車綠色能源時代的來臨,在現階段還沒有大量綠色能源產品的產製之前,工研院就已經超前部署,做了一個很好的平台,讓所謂的綠色垃圾,經過RAIBA的方式,產生新的經濟循環概念,發展成綠色經濟鏈,成為綠色經濟奇蹟。
闕志克博士提到,我們設計的這一個電池陣列的架構,他可以將不同特性、效能的電池,在這個電池陣列裡,讓電池與電池之間的連接是可重組的,所以他的名字才叫做reconfigurable可重阻式的電子陣列。
為什麼電池之間的連結可重組是重要的呢?假設在裝置中有三個電池,其中一個電池不知道什麼原因老化了,在串聯的電池陣列中,他就會失去功能,無法運作,因為是串聯,所以環環相扣,只要有一個失去功能,就會讓整體無法再運行。
而RAIBA卻是可以重組並重新調配,假設其中一個電池不行了,他可以讓另外兩個電池持續運作,維持整體的正常性。
在RAIBA的電池陣列中,譬如有25個電池,我們可以在25個電池中,先選其中18個電池上場,其他的休息,或是在下一個階段選12個運行,13個休息。這樣的作法,可以讓效能比較好的電池多運行一些時間,直到這些電池的能力慢慢的弱的能力相同時,就可以讓所有的電池一起運行。因此,在RAIBA的架構來設計電池陣列會獲得很大的改善效果,並延長電池的效能達三倍之多。這樣的作法,可以讓電池的能量用到最極致,讓電池的效能完整的釋放出來。也因為這樣,才能會比傳統的作法多了3倍的放電時間。
RAIBA不只是將電池的能量完整釋放,他更是減少了篩選的過程,傳統篩選電池的做法,其實是一個蠻昂貴的過程,因為你每一次電池都要去測試,要先充電、放電,每一次的檢測都是以小時計算,不像IC幾秒鐘就可以完成檢測,而電池的檢測也不是一次就好,是需要經過反覆的測試,才能準確的判斷電池的效能特性。而RAIBA則可以減少檢測的時間,只要你將電池放進去就好,因為在運行中,他可以透過智慧判斷,來平均每個電池的效能與運行時間。也因為RAIBA有這樣的特性,除了原先做儲儲裝置的功能之外,也是可以做汰役電池的檢測。
工研院研發全球首創的的電池陣列技術,為汰役電池找到新生路,找出再生能源循環應用新模式,成功開創電池循環利用與共享的新經濟模組。
本節目由工研院院友會贊助播出,IC之音竹科廣播製播