Прогнозування залишкового терміну служби (RUL) акумуляторів
Усі продукти мають залишковий термін служби (RUL), який визначається станом здоров'я (SoH). Це також стосується акумуляторів, і краща оцінка SoH покращить оцінки RUL. Акумулятори рідко виходять з ладу несподівано; більшість досягають кінця терміну служби, слідуючи за SoH. Ємність є провідним показником здоров'я, який лінійно та передбачувано зменшується. Аномалії трапляються; багато з них мають механічний характер, спричинений агресивним використанням, що може призвести до збільшення внутрішнього опору (Ri) або короткого замикання. Дендрити в літій-іонних акумуляторах є прикладом цього.
Встановлення RUL вимагає мінімальної життєздатної продуктивності (MVP) шляхом встановлення найнижчого прийнятного рівня функціональності, нижче якого акумулятор більше не придатний для даного застосування. Кінець терміну служби для більшості акумуляторів становить ємність 80%. Замість 10-годинного терміну служби, наскільки це можливо зі 100% ємністю, 80% забезпечать лише 8 годин роботи.
Стартерний акумулятор у транспортному засобі забезпечує більшу толерантність, і запуск двигуна все ще можливий при ємності 30% або нижче. Проходження тесту на ємність вище 40% гарантує один рік пільги до наступного обслуговування. На малюнку 1 показано падіння ємності стартерного акумулятора з точкою закінчення терміну служби 30%.
Малюнок 1: Приблизний залишковий термін служби стартерного акумулятора. MVP у більшості застосувань акумуляторів встановлено на кінцеву ємність 80%. Стартовий акумулятор все ще запускається з ємністю нижче 30%.
Малюнок 2: Дані про продуктивність, що передаються в хмару веб-додатками.
Більш точні оцінки RUL можливі завдяки відстеженню стану акумулятора за допомогою хмарної аналітики. Це стає можливим завдяки зберіганню даних про продуктивність, отриманих від діагностичних зарядних пристроїв, аналізаторів, моніторів та експрес-тестерів протягом певного часу.
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.
КупитьГалузі, які отримують вигоду від хмарної аналітики, включають охорону здоров'я, громадську безпеку, оборону, логістику, операторів дронів та роботів, відстежуючи втрату потужності з часом та оцінюючи час падіння до червоної лінії, що позначає кінець терміну служби. Червона лінія, що позначає MVP, встановлюється вбудованим селектором цілей.
В кінці дня акумулятор повинен мати 20% залишкового заряду. Якщо рівень заряду постійно низький, слід встановити вищий рівень для вибору цілі, щоб забезпечити достатню ємність для непередбачених подій. Однак, за наявності достатнього SoC, поріг заряду можна знизити, щоб акумулятори довше служили. Спостереження за залишковим зарядом нагадує пілота авіакомпанії, у якого має бути достатньо палива для безпечної посадки при зустрічному вітрі.
Методи тестування акумуляторів
Тестування акумуляторів та діагностичні оцінки залежать від акумуляторної системи та їх застосування. Щоб оцінити допустимий час роботи (RUL), показники ємності необхідно відстежувати з часом, і це проблема для великих систем. Більшість систем керування акумуляторами (BMS) вимірюють напругу, Ri та температуру. Ці характеристики самі по собі не можуть забезпечити характеристики ємності; однак, маючи історичні дані та відомий MVP, URL можна передбачити з часом. Найпоширеніші методи тестування акумуляторів:
Штучні нейронні мережі (ШНМ)
Аналіз великих даних: дата, схеми навантаження, умови навколишнього середовища. Підходить для великих систем зберігання енергії, зіставляє периферійні дані без електрохімічних вимірювань.
EIS та аналіз Найквіста
Електрохімічна імпедансна спектроскопія оцінює SoH окремих модулів. Частотне сканування та AI-аналіз допомагають визначати стан нагріву та деградацію.
Дані SoH з BMS
Використання BMS для оцінки RUL через цикли, глибину розряду та кулонівський підрахунок. Обмежена точність без знання реальної ємності.
FCC через SMBus
Цифрова ємність, що базується на кулонівському підрахунку при зарядці/розрядці. Дані легко доступні, точність покращується калібруванням.
Повний цикл з аналізатором
Калібрування «розумних» батарей, підготовка до зберігання та транспортування, перевірка хімічної ємності перед заміною.
Хмарна аналітика
Сучасні зарядні пристрої мають діагностичні функції, які оцінюють ємність, зчитуючи FCC акумулятора SMBus. Звичайні акумулятори використовують технологію парсера, встановлюючи залишковий стан заряду (SoC) за допомогою інтелектуальної фільтрації, а потім вимірюючи кулони, необхідні для повного заряду акумулятора. SoC плюс заряд дорівнює корисній ємності. Парсеру потрібна довга «злітно-посадкова смуга» для вимірювання ємності; лише максимальний заряд не може дати достовірних показників.
Малюнок 3: Парсер вимірює ємність літій-іонного акумулятора, зчитуючи залишковий заряд за допомогою розширеного фільтра Калмана та підраховуючи кулони до повного заряду. Залишковий заряд плюс додана енергія показують корисну ємність.
Діагностичні зарядні пристрої – це гібридні пристрої, які одночасно обслуговують розумні та «дурні» акумулятори. Індикатор SoH перевіряє, чи досягнута ємність, що регулюється вбудованим селектором цілей. Індикатор SoH світиться лише за наявності діагностичних даних. Аналіз SoH у сучасних діагностичних зарядних пристроях працює у фоновому режимі.
Висновок
Хмарне підключення відкриває шлях до систем забезпечення надійності та обслуговування (RAMS), що робить стан парків акумуляторів прозорим як для користувачів, так і для керівників парків. Діагностика акумуляторів відстає від інших сервісів, таких як RCM (технічне обслуговування, орієнтоване на надійність), яке прогнозує механічний знос. Акумулятори більше не можна встановити і забути. Знання RUL дозволяє планувати заміну до виникнення несправності. Сучасні діагностичні системи доступні для управління ризиками в акумуляторах.
