Диагностическое управление аккумулятором: ключ к надежности
Супербатарея, когда будет готова, будет неполной без диагностического управления. У аккумуляторов есть определенный срок службы; некоторые выходят из строя рано, другие могут исчезнуть с треском. Ужесточение правил мало что сделает для улучшения производительности и безопасности. Уход за аккумулятором начинается с наблюдения за стрессом, вызванным пользователем, и симптомами старения. В этой статье представлено диагностическое управление аккумулятором (DBM); методы тестирования, которые контролируют состояние (SoH) аккумулятора от начала эксплуатации до выхода на пенсию. DBM превращает аккумулятор в надежного, безопасного, экономически эффективного и экологически устойчивого спутника в путешествиях.
Фундаментальный недостаток: неизвестность состояния
У аккумулятора есть фундаментальный недостаток – неизвестность его работы. Внешний вид не показывает его состояние; аккумулятор выглядит одинаково, когда он полностью заряжен или разряжен, новый или старый. Автомобильная шина, в отличие от него, деформируется, когда в ней мало воздуха, и сигнализирует об окончании срока службы, когда протектор изношен. С ростом количества аккумуляторов внимание должно быть сосредоточено на лучшей диагностике для повышения надежности и безопасности.
Батарейные мониторы
Отслеживай основные показатели аккумуляторов и будь в курсе состояния твоего АКБ
Батарейный монитор Victron BMV-700
Монитор подходит для AGM, GEL, а также литиевых батарей LiFePO4, и измеряет напряжение, ток, потреблённую ёмкость, время до разряда, а также может опционально отображать температуру батареи.
Купить
Батарейный монитор Victron SmartShunt 500A
Это интеллектуальный шунт с функциями полноценного батарейного монитора, который подключается к вашему смартфону или GX-устройству через встроенный Bluetooth или VE.Direct порт.
Купить
Батарейный монитор Victron SmartShunt 500A IP65
Улучшенная версия популярного SmartShunt, разработанная для использования во влажных, пыльных или морских условиях, с полной защитой корпуса по стандарту IP65.
КупитьВозможно, аккумуляторам не уделяют должного внимания. Многие инженеры до сих пор относятся к ним как ко второстепенным элементам. В 1970-х годах в мире были компьютеры, но мало программного обеспечения — общедоступное ПО изменило это. Сегодня мир вращается вокруг аккумулятора, но ему не хватает управления. Промышленная революция в аккумуляторах уже на горизонте.
Надежность и устойчивый рост
Этот аккумулятор хорошо подходит для портативных и носимых устройств, таких как смартфоны, ноутбуки и кардиостимуляторы. Ископаемое топливо с его загрязняющим и шумным двигателем внутреннего сгорания (ДВС) используется только для тяжелых транспортных средств, самолетов и океанских судов. У этих двух энергетических систем мало общего, конкуренция с ископаемым топливом с чистой теплотворной способностью, которая в 100 раз выше, чем у аккумулятора, обеспечивает им сильные позиции. И наоборот, нефть не может сравниться с аккумулятором, который является чистым, тихим и мгновенно запускается одним нажатием кнопки. ДВС в мобильном телефоне или в качестве кардиостимулятора был бы немыслим.
Аккумуляторы все чаще продвигаются как решение для зеленой энергии, чтобы освободить общество от зависимости от ископаемого топлива. Хотя это благородное дело, аккумуляторы еще недостаточно зрелы, чтобы выполнять эту важную роль. Расширение границ напоминает нам об их многочисленных ограничениях как электрохимического источника энергии, который медленно заряжается, удерживает ограниченную энергию, работает определенное время, как заводная игрушка, и имеет относительно короткий срок службы, прежде чем внезапно выйти из строя.
Емкость – это главный показатель состояния аккумулятора. Она отражает накопление энергии, которое определяет время работы и прогнозирует конец срока службы при низком уровне заряда. Другие характеристики, влияющие на состояние аккумулятора, – это внутреннее сопротивление, которое ограничивает ток, а также саморазряд, который при высоком уровне сигнализирует о механическом дефекте. Считается, что повышенный саморазряд является предвестником возгорания литий-ионных аккумуляторов. Старые никелевые аккумуляторы также имеют высокий саморазряд, но неизвестно, ставит ли это под угрозу безопасность. Аккумулятор может разрядиться всего за одну ночь.
Ключевые показатели состояния аккумулятора
🔋 Емкость
Главный показатель состояния, отражающий накопление энергии. Определяет время работы и прогнозирует конец срока службы.
⚡ Внутреннее сопротивление
Характеристика, ограничивающая ток. Рост сопротивления свидетельствует о деградации аккумулятора и снижении его эффективности.
⏳ Саморазряд
Потеря заряда без нагрузки. Высокий уровень может сигнализировать о механическом дефекте и быть предвестником возгорания.
Аккумуляторы часто имеют индикатор уровня заряда. Хотя это полезно для прогнозирования оставшегося времени работы, емкость не отображается, и пользователь спросит: «Заряд чего?» Индикатор уровня заряда всегда показывает 100 процентов после полной зарядки, даже если емкость снизилась до 50 процентов. Показатели состояния заряда полезны только при условии, что состояние аккумулятора известно, как в случае с персональным аккумулятором. «Заряжен» не означает «способен держать заряд».
Производители указывают время работы устройства с идеальным аккумулятором, обеспечивающим 100-процентную емкость. Это состояние кратковременно из-за снижения емкости. Получение разрешений от регуляторных органов является сложным, но после получения штампа «гарантия» чиновники умывают руки и перекладывают всю ответственность на пользователя. От начала работы до выхода на пенсию нужна диагностика аккумулятора, которая контролирует потерю емкости, обнаруживает аномалии и прогнозирует, когда его следует заменить. Эти услуги редко выполняются, поскольку соответствующие технологии недоступны, а аккумулятор нельзя извлечь для длительного тестирования.
☁️ Концепция системы: Разработки экспресс-тестов являются основой для диагностического управления. Алгоритмы интегрируются в зарядные устройства и анализаторы. Результаты тестов можно отображать и сохранять в веб-приложении (Battery Embassy), чтобы обеспечить надзор в режиме реального времени.
Рисунок 1: Облачное приложение получает данные тестирования аккумулятора от сервисных устройств
Зачем нужно диагностическое управление
Чтобы обеспечить надежность, производители устройств часто требуют замены батареи по фиксированной дате использования. Чтобы обеспечить работу батарей с низким и высоким уровнем использования, рекомендуется замена каждые два года. Хотя эксплуатация проста, она является непомерно дорогой и обременительной для окружающей среды, поскольку большинство батарей заменяются преждевременно. Качественный литий-ионный аккумулятор обычно служит 5 лет.
Аккумуляторы LiFePO4
Надежные литий-железо-фосфатные аккумуляторы для солнечных и резервных систем.
LiFePO4 Sacred Sun SCIFP1250 (12В, 50Ач)
Компактный аккумулятор с встроенным BMS для безопасной работы в солнечных и резервных системах.
Купить
LiFePO4 Victron Lithium SuperPack 12.8В 100Аг
Современная литий-железо-фосфатная батарея (LiFePO4) со встроенным BMS и защитой от перегрузки
Купить
LiFePO4 Victron Smart Battery 12.8V/100Ah
Высококачественный источник энергии с длительным сроком службы, высокой безопасностью и совместимостью с экосистемой Victron Energy
КупитьБиомедицинские техники обнаружили, что емкость большинства аккумуляторов в медицинских инструментах все еще превышает 90% по истечении срока годности. Доктор Имре Гюк, руководитель программы накопления энергии Министерства энергетики США, сообщил, что «ежегодно примерно один миллион пригодных для использования литий-ионных аккумуляторов отправляется на переработку».
Какой бы расточительной ни казалась двухлетняя политика штамповки дат, она не решает проблему с батареями. Опрос Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) показывает, что «до 50 процентов обращений в службу поддержки в опрошенных больницах связаны с проблемами с батареями». Медицинские работники AAMI (Ассоциации по развитию медицинского оборудования) сообщают, что «управление батареями стало одной из 10 главных проблем медицинских изделий». На семинаре по вопросам батарей, организованном FDA для повышения надежности батарей в здравоохранении, были озвучены следующие вопросы:
Проблемы в медицинской отрасли (по данным FDA)
- ⚠️ Недостаточный контроль качества медицинских батарей.
- ⚠️ Нехватка знаний об интеграции батарей в медицинские устройства.
- ⚠️ Неизвестно, когда именно нужно заменять батарейку.
Краткое содержание и цель
Пользователи аккумуляторов должны стать лучшими хранителями этого замечательного источника энергии. Разработка супербатареи является неполной без решения проблем, выявленных FDA и другими отраслями промышленности. Учитывая прогнозируемый ежегодный рост использования аккумуляторов на 20 процентов, необходимо также решать экологические проблемы. Именно здесь важную роль будет играть встроенная диагностика. Возможность использовать каждый блок на полную мощность уменьшает количество ежегодно выбрасываемых аккумуляторов. Диагностическое управление аккумуляторами также повышает надежность системы и снижает эксплуатационные расходы.
Мы восхищаемся технологическими достижениями, но меньше впечатлены диагностикой аккумуляторов. Аккумулятор все еще ведет себя как «черный ящик» со своим собственным разумом. В ближайшем будущем диагностика аккумуляторов будет встроена в зарядные устройства, анализаторы и устройства мониторинга в виде программного обеспечения, работающего в фоновом режиме и обеспечивающего контроль качества аккумуляторов. Эти достижения можно сделать экономически выгодными и с минимальной ценовой премией. Отрасли, которые получают выгоду от этих разработок - это общественная безопасность, здравоохранение, оборона, автомобилестроение, логистика, транспорт и горнодобывающая промышленность.
