Прогнозирование остаточного срока службы (RUL) аккумуляторов
Все продукты имеют остаточный срок службы (RUL), который определяется состоянием здоровья (SoH). Это также относится к аккумуляторам, и лучшая оценка SoH улучшит оценки RUL. Аккумуляторы редко выходят из строя неожиданно, большинство достигают конца срока службы, следуя за SoH. Емкость является ведущим показателем здоровья, который линейно и предсказуемо уменьшается. Аномалии случаются, многие из них имеют механический характер, вызванный агрессивным использованием, что может привести к увеличению внутреннего сопротивления (Ri) или короткому замыканию. Дендриты в литий-ионных аккумуляторах являются примером этого.
Аккумулятор напоминает живой организм, который невозможно измерить, его можно лишь оценить с помощью диагностики, подобно тому, как врач осматривает пациента. Точность экспресс-тестирования зависит от симптомов, которые меняются в зависимости от состояния заряда (SoC), встряхивания после зарядки и разрядки, температуры и хранения. Хорошо функционирующий экспресс-тест должен различать частично заряженный хороший аккумулятор и полностью заряженный слабый. Оба обеспечивают схожие мгновенные характеристики производительности.
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.
КупитьОсновным показателем исправности аккумулятора является емкость. Емкость отражает запас энергии, величину, которая постепенно и необратимо истощается в процессе использования. Другими характеристиками, отвечающими за состояние заряда (SoH), являются внутреннее сопротивление (Ri), которое регулирует ток нагрузки, и саморазряд, который влияет на механическую целостность аккумулятора. В многоэлементных батареях также следует проверять баланс элементов, соединенных последовательно и параллельно. Эти четыре характеристики должны быть соблюдены, чтобы аккумулятор имел безупречное состояние.
В этой статье описаны аналоговые и цифровые методы тестирования аккумуляторов. Аналоговый метод предполагает использование электрической нагрузки для измерения емкости как функции времени, пока заряд не будет полностью разряжен. Нагрузка также измеряет внутреннее сопротивление (Ri) на основе падения напряжения.
Цифровой метод тестирования включает технологию интеллектуальных аккумуляторов, которая оценивает SoC и емкость путем измерения входящих и выходящих кулонов. Благодаря периодической калибровке интеллектуальные аккумуляторы предоставляют ценную информацию о SoH в режиме реального времени. Вот краткий обзор аналоговых и цифровых методов тестирования аккумуляторов.
Обзор методов тестирования аккумуляторов
⚡️Напряжение
Определяет SoC. Нагрузка, подключенная к аккумулятору, и перемешивание после нагрузки или зарядки влияют на напряжение, и аккумулятору нужно дать отдохнуть несколько часов. Оценка емкости невозможна.
📉Омический тест
Измеряет внутреннее сопротивление аккумулятора для проверки характеристик нагрузки и выявления неисправностей. Это выполняется методом переменного или постоянного тока, оба дают разные показатели. Показатели сопротивления не коррелируют с емкостью.
🔄Полный цикл
Считывает емкость химического аккумулятора с помощью цикла заряда/разряда/заряда. Результаты точны, но аккумулятор часто приходится выводить из эксплуатации, а тестирование длится несколько часов.
🚀Экспресс-тест
Большинство методов основаны на анализе во временной или частотной области. Они требуют сложных алгоритмов с параметрами или матрицами, которые служат таблицами поиска. Примеры: QSMS, EDR, EIS.
🧠BMS (СУА)
Системы управления аккумулятором оценивают SoC, контролируя напряжение, ток и температуру. Некоторые BMS для литий-ионных аккумуляторов также подсчитывают кулоны*. BMS может выявить дефект, но не может точно оценить емкость.
💻Парсер батареи
Измеряет емкость литий-ионного аккумулятора, делая снимок остаточного заряда с помощью расширенного фильтра Калмана (EKF), а затем используя кулоновский подсчет для достижения полного заряда. Сумма показывает полезную емкость.
📊SOLI
Индикатор состояния ресурса (SOLI) прогнозирует остаточный полезный срок службы (RUL) аккумулятора, отслеживая произведенную энергию кулонов в процентах от общего ожидаемого срока службы, что определяется с помощью индикатора кулоновской энергии (CEL).
* Один кулон равен количеству заряда, передаваемого током в 1 А за одну секунду.
Ни один отдельный тест не может охватить все характеристики исправности аккумулятора. Многие устройства для экспресс-тестирования учитывают лишь напряжение и внутреннее сопротивление. Заявление о возможности оценки емкости с помощью таких методов заставляет промышленность считать, что сложные результаты можно получить с помощью упрощенных методов. Приборы на основе сопротивления действительно могут выявить разрядку, но то же самое может сделать и пользователь.
На результаты работы аккумуляторов влияют уровни SoC, встряхивания и температура. Лаборатории Cadex также выявили различия в процессах старения аккумуляторов. Больше всего удивляет, почему естественное старение дает разные результаты, чем стресс-тестирование в климатической камере.
Краткие выводы
Тестирование аккумуляторов всегда дает результаты, противоречащие протоколам тестирования. Правильные прогнозы для работающих аккумуляторов должны быть 9 из 10. К результатам, выходящим за пределы нормы, могут относиться новые аккумуляторы, которые не были полностью отформатированы, или аккумуляторы, которые хранились. Низкий уровень заряда (SoC) также вызывает ошибки.
Емкость – это показатель состояния аккумулятора, который влияет на время работы и прогнозирует окончание срока службы. Термин «емкость» плохо изучен. Аккумулятор обычно заменяют, когда его емкость падает до 80 процентов. В некоторых случаях допускается более низкий порог емкости, а стартерный аккумулятор следует заменить, когда емкость падает ниже 40%.
Выбирая порог окончания срока службы, организация должна убедиться, что наименее производительный аккумулятор обеспечивает ожидаемое время работы. Становятся доступными диагностические зарядные устройства и анализаторы аккумуляторов, которые оценивают минимальный рабочий резерв (MOR) – стандарт проверки, который регулируется пользователем с помощью настраиваемого пользователем селектора целей. Диагностика позволяет полноценно использовать каждый аккумулятор, снижает затраты, повышает надежность системы и защищает окружающую среду.
