Phương pháp cung cấp nhiều thông tin nhất để thực hiện việc này là quang phổ trở kháng. Bản thân trở kháng không thể đo trực tiếp; thay vào đó, nó được tính toán dựa trên mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp.
Trở kháng cung cấp thông tin về trạng thái sạc của pin, cho phép đưa ra kết luận về tình trạng sức khỏe của pin (tức là tình trạng bên trong pin, vị trí của cực âm, cực dương, chất điện phân) hoặc trạng thái an toàn của pin.
Việc thu thập tất cả dữ liệu cần thiết đòi hỏi các phép đo và phương pháp phân tích tốn thời gian. Hơn nữa, cho đến nay, việc đo trở kháng chỉ có thể thực hiện được ở trạng thái nghỉ. Thông thường, có thể mất tới 20 phút để có dữ liệu cần thiết, xác định trạng thái sẵn sàng của pin.
Các nhà nghiên cứu từ Viện Fraunhofer IFAM, Đức, giờ đây tìm ra cách phát triển thêm phương pháp này. Lần đầu tiên, phương pháp quang phổ trở kháng động cho phép tính toán các phép đo liên quan đến trạng thái của pin và cung cấp dữ liệu theo thời gian thực.
Thông tin thu được theo cách này có nhiều dữ liệu hơn là chỉ đơn thuần về dung lượng sạc hay thời gian hoạt động còn lại. Nó cung cấp bức tranh chi tiết, chính xác và sâu sắc về những gì đang diễn ra bên trong pin. Điều này cũng cho phép dự đoán tuổi thọ tiềm năng của từng cell pin.
Trong phương pháp cải tiến này, dòng điện xả hoặc sạc được phủ lên bởi một tín hiệu kiểm tra đa tần số. Các tần số khác nhau cho phép đưa ra kết luận về trạng thái một số thành phần hoặc quy trình bên trong pin. Tín hiệu phản hồi từ dòng điện và điện áp được đo đến một triệu lần mỗi giây.
Tất cả dữ liệu từ phương pháp đo độ phân giải cao được truyền vào hệ thống xử lý dữ liệu đang chạy cùng lúc. Một chương trình phần mềm sử dụng thông tin này để tính toán sự biến thiên các giá trị trở kháng, sau đó đưa ra suy luận về trạng thái của cell pin liên quan.
Để có kết quả theo thời gian thực bất chấp khối lượng dữ liệu khổng lồ tạo ra bởi các phép đo độ phân giải cao, nhóm nghiên cứu tại Fraunhofer nghĩ ra mẹo thông minh khác. Họ phát triển thuật toán giúp giảm đáng kể khối lượng dữ liệu trước khi phân tích mà không bỏ sót thông tin liên quan.
Với các tiến bộ này, việc kiểm soát thời gian thực mọi khía cạnh của trạng thái pin thông qua quang phổ trở kháng mang lại lợi thế đáng kể. Chẳng hạn, hệ thống quản lý pin có thể sử dụng dữ liệu trở kháng để ghi nhận ngay lập tức khi một cell pin bị quá nhiệt cục bộ trong khi xe vận hành.
Lúc ấy, hệ thống chỉ cần tắt cell pin đó hoặc giảm công suất. Điều này loại bỏ nhu cầu sử dụng các cảm biến nhiệt độ thông thường, vốn được đặt bên ngoài cell pin, do đó ghi nhận các vấn đề về nhiệt có độ trễ nhất định. Đến lúc đó, thường là quá muộn để ngăn ngừa cell pin bị hư hỏng.
Bộ sạc xe điện cũng có ưu thế khi áp dụng công nghệ này để quyết định giữa chế độ sạc cực nhanh hay sạc chậm hơn. Trong thời gian dừng ngắn tại trạm dừng nghỉ, hệ thống quản lý pin sẽ sạc pin nhanh chóng, đảm bảo không có đột biến nhiệt độ nguy hiểm và các bộ phận bên trong không bị quá tải. Nếu xe được cắm sạc trong vài giờ, hệ thống quản lý sẽ sạc pin chậm lại để giảm hao mòn và kéo dài tuổi thọ.
Việc theo dõi trạng thái pin theo thời gian thực, có thể mở ra khả năng ứng dụng trong các tình huống quan trọng về an toàn trong tương lai. Ví dụ, hệ thống này có thể sử dụng trên máy bay điện thân thiện với môi trường. Ngành vận tải biển cũng đang thể hiện sự quan tâm đến công nghệ này.
Phương pháp quang phổ trở kháng không chỉ phù hợp với pin lithium-ion phổ biến hiện nay. Phương pháp này cũng có thể được áp dụng cho pin thể rắn, pin natri-ion hoặc pin lithium-lưu huỳnh, hoặc bất kỳ công nghệ nào khác trong tương lai.
