Умные аккумуляторы и анализ их состояния
Использование и ограничения
Хотя умные аккумуляторы используются с середины 1990-х годов, они все еще ведут себя как «черный ящик» и не связываются с внешним миром. Производители устройств продолжают требовать замены аккумулятора по дате, указанной на упаковке, вместо использования актуальных данных FCC, хранящихся в самом аккумуляторе. В результате дорогие батареи часто выбрасываются каждые 2–3 года, хотя их реальный срок службы может составлять до 5 лет.
Анализатор аккумуляторов
Открывается новый этап, когда аккумулятор может предоставлять простую и понятную информацию. Анализатор аккумуляторов от Cadex позволяет установить связь между пользователем и батареей, предоставляя внутренние данные о состоянии функционирования (SoF). Для визуализации применяется пиктограмма аквариума, которая состоит из кольца заряда (SoC) и купола состояния с сообщениями: PASS (Пройдено), CHARGE (Зарядить), CHECK (Проверить) и FAIL (Не пройдено). Купол также показывает возможности накопления энергии и приближение к границе Pass/Fail в зависимости от возраста и использования.
Рисунок 1: Пиктограмма аквариума отображает состояние батареи с первого взгляда с помощью этих сообщений о состоянии
PASS (Пройдено) указывает на достаточную емкость, а CHARGE (ЗАРЯДИТЬ) требует зарядки перед использованием, поскольку SoC опустился ниже отметки Charge Alarm (Сигнал зарядки). CHECK (ПРОВЕРИТЬ) указывает на дисбаланс элементов, высокую максимальную погрешность, повышенное внутреннее сопротивление и т.д. FAIL (НЕ ПРОЙДЕНО) указывает на снижение емкости, превышение календарной даты или превышение предварительно установленного количества циклов.
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
КупитьСостояние заряда и емкость
Индикаторы состояния аккумулятора должны разделять состояние заряда и емкость, рассматривая их как не связанные друг с другом объекты. Хотя аккумулятор с низким уровнем заряда можно зарядить, потеря емкости является необратимой и означает окончание срока службы. Это состояние демонстрируется черной полосой на потолке над Fishbowl. Нажатие на купол состояния на устройстве с сенсорным экраном показывает возможные дефекты, а также информацию о модели аккумулятора, технические характеристики, серийный номер и дату производства. Пользователь может изменить настройки Fishbowl.
Облачные решения и управление парком батарей
Хранение результатов тестирования аккумуляторов в облачной базе данных позволяет получить обзор всего парка аккумуляторов с точки зрения местоположения, применения, производительности и требований к обслуживанию. Это стало возможным благодаря наличию серийного номера и даты производства в интеллектуальном аккумуляторе. Чтобы проверить аккумуляторы, требующие замены, оператор просто запрашивает аккумуляторы, емкость которых упала ниже 80 процентов или которые старше, скажем, 5 лет.
Оператор также может проверить SoC, выведя список всех аккумуляторов с резервом менее 10 процентов перед зарядкой. Ограниченный резерв может привести к отказу во время интенсивного использования или в чрезвычайной ситуации. Если он постоянно низкий, порог целевой емкости для оценки «зачтено/не зачтено» следует установить выше, чтобы увеличить резерв. С другой стороны, если большинство аккумуляторов возвращаются с 40 процентами емкости после длительной работы или целого дня, то целевую емкость можно снизить без ущерба для надежности.
Надежность, экономия и экология
Анализатор батарей находит золотую середину между надежностью и экономичностью. Срок службы каждой батареи может быть полностью использован, а надежность системы улучшена, что уменьшает вред для окружающей среды и снижает эксплуатационные расходы. Кроме того, меньше устройств отправляется в ремонт, поскольку батарея становится контролируемой деталью.
Экономия средств благодаря анализу батарей была продемонстрирована в больнице на 340 коек в США. Когда потребность в замене батарей для мониторов пациента достигла 56 000 долларов США по методу замены по дате, руководитель возразил и попросил проверить комплекты батарей с помощью анализатора. Это показало, что большинство батарей были в хорошем состоянии, и бюджет был сокращен до 11 000 долларов США.
Военная служба — это еще одно применение, где может помочь анализ батарей. Современный солдат носит с собой рации, GPS-устройства, смартфоны, очки ночного видения, инфракрасные прицелы, фонарики и оборудование для борьбы с самодельными взрывными устройствами. Это примерно семь типов батарей, из которых требуется по 10 штук каждого типа для 72-часовой миссии, что составляет около 9 кг (20 фунтов) на солдата. Батареи стали второй по величине статьей расходов после боеприпасов. Эту сумму можно уменьшить с помощью программы технического обслуживания, без которой солдаты вскоре будут носить камни вместо батарей, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2: Солдат носит камни вместо батарей
Техническое обслуживание предотвращает попадание негодных батарей в военный арсенал. Цифровое состояние «умных» аккумуляторов можно проверить за считанные секунды или записать во время каждой зарядки.
Применение в дронах и робототехнике
Другие области применения анализатора батарей – это дроны и роботы. Дроны требовательны к батарее, так как большие нагрузки приводят к более короткому, чем ожидалось, сроку службы. Техническое обслуживание батареи имеет первостепенное значение для предотвращения крушения дорогостоящего аппарата, если потребуется повторный заход на посадку.
Техническое обслуживание аккумулятора с помощью анализатора лучше всего осуществлять в зарядном устройстве. Такая система показывает емкость при каждом заряде. Или же быстрая проверка показывает состояние аккумулятора перед использованием. Знание производительности каждой батареи позволяет планировать миссию в соответствии с доступным источником энергии, уменьшая количество незапланированных событий.
Облачная интеграция и классификация батарей
Беспроводное подключение к облаку позволяет осуществлять коллективное управление аккумуляторами, при котором каждый заряд обновляет информацию. Это обеспечивает одну из самых прозрачных систем управления батареями без дополнительной логистики. Состояние аккумулятора можно отобразить на ПК или смартфоне одним нажатием.
Умные аккумуляторы и зарядные устройства с оценкой производительности дополнительно помогают классифицировать аккумуляторы по группам производительности: аккумуляторы класса А с емкостью 90–100 процентов можно резервировать для критически важных задач, аккумуляторы класса B с емкостью 80–90 процентов предназначены для ежедневного использования, а аккумуляторы класса C с емкостью 70–80 процентов можно хранить как запасные или использовать для более коротких поручений. Полный контроль над парком аккумуляторов повышает надежность, упрощает логистику и защищает окружающую среду, поскольку каждый аккумулятор можно использовать в течение полного срока службы.
