Діагностика та Прогнозування Життєвого Циклу Акумуляторів

Зі зростанням електрифікації світу до акумуляторів пред'являються нові вимоги. Чиста енергія повинна мати таку ж прозорість продуктивності, як і традиційні джерела енергії, що спалюють викопне паливо, але ми розуміємо, що діагностика акумуляторів відстає. Без зрілих способів оцінки стану акумулятора (SoH), користувачі акумуляторів запитують: «Чи розрядиться мій акумулятор тихо, чи з тріском?»

Висновок нагадує нам про залізничні колії, прокладені по всьому континенту в середині 1800 року, які були надто крихкими та потребували заміни подвійними шпалами, щоб перевозити важкі поїзди, що рухалися з високою швидкістю.

Рисунок 1: Трансконтинентальна залізниця у 1800-х роках

Авіація також засвоїла урок з ранніх реактивних подорожей. У 1950-х роках на елегантному літаку Comet після 9000 годин польоту з'явилися тріщини в місцях заклепок навколо віконних рам, що призвело до руйнування фюзеляжу та аварії літака. Підсилення круглими вікнами вирішує цю проблему в сучасних літаках.

Рисунок 2: У ранніх пасажирських літаках з'явилися тріщини, які спричиняли аварії

У 1960-х роках промисловість досягла важливої віхи, запровадивши технічне обслуговування, орієнтоване на надійність (RCM), зі стратегічними графіками технічного обслуговування обладнання. RCM вперше було застосовано на Boeing 747 для покращення безпеки польотів. Пізніше ці практики поширилися на інші галузі, такі як атомні електростанції, оборонна промисловість та залізниці.

Інноваційні методи тестування

Батареї для критичного використання потребують інноваційного тестування, щоб повністю використовувати кожну батарею та замінювати її до виходу з ладу. Одним із таких методів випробувань є електрохімічна імпедансна спектроскопія (EIS), також відома як Spectro™.

Рисунок 4: Моделювання комплексного EIS оцінює пропускну здатність та CCA

Відскановані дані проходять фільтрацію та вилучення величини. Моделювання та об'єднання даних співвідносять значення для отримання ємності, CCA, SoC та інших показників. Матриці доступні для свинцево-кислотних та літій-іонних акумуляторів.

Глибока Діагностика Акумулятора (DBD)

Оцінка ємності портативних літій-іонних акумуляторів здебільшого здійснюється за допомогою шини керування системою (SMBus). Відомий обсяг корисної енергії акумулятора, користувач акумулятора повинен встановити мінімальний робочий резерв енергії (MORE). Глибока діагностика акумулятора (DBD) робить це можливим, встановлюючи селектор цілей на поріг ємності, який забезпечує достатній залишковий заряд для заданого щоденного режиму. DBD також оцінює прогнозоване згасання заряду на основі специфікацій виробника. Збір даних, як показано на рисунку 5, призводить до RUL, що є остаточним показником для користувачів акумуляторів.

Рисунок 5: Чотириетапний підхід визначає залишковий термін служби акумулятора

Алгоритм DBD може бути вбудований у сервісні пристрої, такі як зарядні пристрої, аналізатори акумуляторів та системи моніторингу, що обслуговують акумулятори для портативних, мобільних, автомобільних та стаціонарних застосувань.

BMS для літієвих АКБ

Захищає батареї від перезаряду, глибокого розряду, перегріву та надвисокого струму

Victron VE.Bus BMS V2 – система управління літієвими акумуляторами LiFePO4 Smart

Розумна система керування батареями LiFePO4 Smart від Victron

Купити

SmallBMS – BMS для LiFePO4 Smart акумуляторів Victron

 Компактна система керування батареями Victron Lithium Smart (LiFePO4), що забезпечує базовий захист акумуляторів від глибокого розряду, надмірного заряду та перегріву.

Купити

Smart BMS CL 12/100 – інтелектуальний захист LiFePO4 батарей у 12В системах від Victron Energy

Поєднує обмеження струму з генератора, Bluetooth-моніторинг, аварійні виходи та модульну взаємодію з іншими пристроями Victron – все в одному пристрої!

Купити

Подивитися більше

Сучасні зарядні пристрої для акумуляторів більше не призначені для роботи в автономному режимі. На рисунку 6 показано підключення зарядного пристрою або аналізатора до хоста на рівні 2 та хмарної аналітики на рівні 3 для формування потужної системи контролю акумуляторів, яка обслуговує розумні акумулятори. Оцінка ємності «дурних» акумуляторів також можлива за допомогою технології парсера.

Рисунок 6: Cloud Analytics працює в автономному режимі, підключається до хоста та зберігає дані в хмарі.

Сучасні системи догляду за акумуляторами повинні бути економічно ефективними та простими в експлуатації. На рисунку 6 показано функції повністю розширеної системи, починаючи з єдиного зарядного пристрою. Масштабованість робить парк акумуляторів прозорим, дозволяючи встановити «золоту середину» між високою надійністю та тривалим терміном служби акумулятора.

Рівні Контролю та Аналітики

«Акваріум» відображає стан акумулятора прозорим способом, позначаючи залишковий заряд у відсотках. Зовнішнє кільце показує стан заряду, який рухається за годинниковою стрілкою в міру заряду та проти годинникової стрілки в міру розряду. Чорна стеля відстежує ємність, яка повільно падає до встановленої червоної лінії цільового селектора в міру старіння акумулятора. Торкання до купола стану відображає дані про акумулятор, включаючи дату виробництва акумулятора, номінали, а також невідповідність елементів у деяких «розумних» акумуляторах. Повідомлення про стан показує готовність акумулятора.

Рисунок 8: Піктограма акваріума

Залишковий заряд встановлюється за допомогою селектора цілі. Аналогічно, це літак, який має достатньо палива для посадки.

Рисунок 9: Хмарна аналітика з рівнем 3

Якщо залишковий заряд низький, цільову ємність слід встановити вище, щоб збільшити резервну енергію для певного застосування. Якщо значення постійно високе, його можна зменшити, щоб акумулятори довше служили.

Сучасні зарядні пристрої з Target Selector можуть мати різні налаштування. Наприклад, 90% заряду пропускають лише акумулятори для критичного використання. Після зниження ємності акумулятор поміщається в зарядний пристрій з 80% заряду для загального використання. При подальшому спаді ємності цей акумулятор зберігається в зарядному пристрої з 70% заряду для менш критичного використання. Така система знижує вартість володіння, не жертвуючи надійністю системи та зменшуючи екологічні проблеми.

Батарейні монітори

Відстежуй основні показники акумуляторів та будь у курсі стану твого акб

Батарейний монітор Victron BMV-700

Монітор підходить для AGM, GEL, а також літієвих батарей LiFePO4, і вимірює напругу, струм, спожиту ємність, час до розрядження, а також може опціонально відображати температуру батареї.

Купити

Батарейний монітор Victron SmartShunt 500A

Це інтелектуальний шунт з функціями повноцінного батарейного монітору, який підключається до вашого смартфона або GX-пристрою через вбудований Bluetooth або VE.Direct порт.

Купити

Батарейний монітор Victron SmartShunt 500A IP65

Вдосконалена версія популярного SmartShunt, розроблена для використання у вологих, пилових або морських умовах, з повним захистом корпусу за стандартом IP65

Купити

Подивитися більше

Висновок та Екологічний Аспект

Посадовець Міністерства енергетики США заявив: «Щороку приблизно мільйон придатних для використання літій-іонних акумуляторів відправляється на переробку». Армія США також викидає тонни акумуляторів, частково через їх бездіяльність. Приблизно 75% транспортних засобів, що перебувають у режимі очікування, проїжджають менше 3000 миль на рік, що спричиняє сульфатацію акумуляторів – утворення плівки, яка виникає, коли свинцево-кислотний акумулятор позбавлений повного заряду. Ізоляція часто може бути пошкоджена, якщо її вчасно обслуговувати.

Згідно з даними, акумулятори в бронетехніках замінювалися в середньому кожні 13 місяців, що перевищує очікуваний термін служби від 6 до 8 років. Тільки у 2016 фінансовому році Міністерство оборони замінило понад 373 000 акумуляторів із загального обсягу 400 000 вартістю понад 80 мільйонів доларів. Доступні технології, які оцінюють стан акумулятора та застосовують коригувальні роботи для повернення його до експлуатації.

Рисунок 11: Непридатні для використання автомобільні акумулятори в Кувейті