Ličio jonų akumuliatoriaus sauga: veiksminga ilgalaikė strategija
Pradėkime nuo to, kad paaiškiname vieną dalyką - ličio jonų baterijos gali būti saugios.
Kiekvienais metais gaminami milijardai ličio jonų ląstelių, o šis skaičius ir toliau augs per ateinantį dešimtmetį. Turint tokį didelį skaičių ląstelių, bet kuris kitas elektroninis įrenginys gali sugesti. Todėl iš esmės iššūkis yra kuo anksčiau spręsti šias prastesnes branduolius, kol įvyks įvykis.
Energijos kaupimo sistemoms galima pritaikyti skirtingus saugos valdymo lygius. Nors ląstelių ir sistemos gamintojai stebi ląstelių ir sistemos saugumą per kai kurias iš šių koncepcijų, operatoriai taip pat gali užtikrinti, kad jų sistemos būtų saugios naudojant specializuotą akumuliatoriaus analizę.
Taigi, ką ličio jonų ląstelių gamintojai, sistemos kūrėjai ir operatoriai gali sumažinti gedimus ir užtikrinti saugumą? Norint išlaikyti saugią ir patikimą akumuliatorių sistemą, reikia trijų sluoksnių.
1 sluoksnis: gamybos kokybės kontrolė ir senėjimo testavimas
2 sluoksnis: akumuliatorių valdymo sistemos
3 sluoksnis: Debeso veikimo darbas
Šie trys sluoksniai yra panašūs į mitingą, kuriame mums reikia patikimo automobilio, vairuotojo ir piloto.
1 sluoksnis: gamybos kokybės kontrolė ir senėjimo testai
Baterijos gali būti laikomos ralio automobiliais. Susitikimui mums reikia patikimo, aukštos kokybės automobilio.
Tačiau ląstelių gamintojai negali garantuoti 100% kiekvienos ląstelės kokybės. Todėl kokybės bandymai vaidina lemiamą vaidmenį tradiciniame požiūrie, siekiant užkirsti kelią ličio akumuliatoriaus gedimams.
Po gamybos atliekami neprisijungę bandymai, siekiant išsiaiškinti, ar ląstelės atitinka nurodytus kokybės standartus. Tačiau šie testai paprastai nėra labai išsamūs ir jie gali išsijoti atlikus daugybę testų, kad surastų akivaizdžius blogus obuolius. Netrukus po gamybos analizės, tokios kaip pradinis pajėgumas ar varžos matavimai, dažnai naudojami siekiant padėti nustatyti sugedusias ląsteles.
Sertifikavimo testai yra labai svarbūs kiekvienam produktui, nes jie turi būti atliekami iš teisinės perspektyvos. Atliekant šiuos bandymus reikia atlikti standartizuotus bandymus, o gamintojas turi parodyti su saugumu susijusį elgesį.
Norint suprasti akumuliatorių senėjimo elgesį, kalendoriaus testai ir dviračių testai atliekami per mėnesius ir metus atliekant nustatytus laboratorinius tyrimus. Tačiau šie testai yra daug laiko reikalaujantys, brangiai kainuojantys, valdo tik tam tikras akumuliatoriaus dalis ir nėra keičiami lauko dislokuotų sistemoms. Baterijos mūsų keliuose, mūsų namuose arba sujungtos su tinkleliu patiria skirtingas aplinkos sąlygas ir apkrovos profilius, nei tiriami laboratorijoje.
Gamybos kokybės testavimas įvertina tik tam tikrą laiko tašką, todėl reikalingas papildomas saugos sluoksnis.
2 sluoksnis: akumuliatorių valdymo sistema
Akumuliatorių valdymo sistemos (BMS) gali būti laikomos ralio vairuotojais, kurie daugiausia dėmesio skiria keliui ir nuolat saugo savo automobilius į trasą. Tačiau norint pamatyti didesnį vaizdą, jiems reikia daugiau laiko ir išteklių.
BMS palaiko baterijas numatomame saugiame veikimo diapazone ir sumažina vieno langelio gedimo poveikį paveiktai pakuotei ar moduliui. Jie tai daro:
Ląstelių įtampos, srovės ir temperatūros matavimas
Įkrovos būklės (SOC) apskaičiavimas ir stebėjimas ir stebėjimas
Ląstelių balansavimas iki tos pačios įtampos lygio saugiam veikimui
Jei vertės yra artimas ribinėms ar viršijančioms ribines sąlygas, BMS turėtų pakelti sistemą į saugią būseną, pakeisdami veikimą arba išjungdami akumuliatorių sistemą. BMS yra pasyvi, bet būtina saugos priemonė.
Deja, BMS turi savo trūkumus:
Tai mato tik dabartinę būklę
Galima pamatyti tik atitinkamos akumuliatoriaus pakuotės ląstelės
Ribota skaičiavimo galia ir laikosi paprastų taisyklių
Dėl šių apribojimų BMS negali aptikti su sauga susijusių anomalijų, atsirandančių pagal nurodytą verčių diapazoną, atlikti išsamią analizę, kad būtų galima tiksliau apskaičiuoti akumuliatoriaus būseną arba numatyti ilgalaikes tendencijas. Kaip parodė ankstesni incidentai, BMS apribojimai gali sukelti ličio jonų akumuliatorių gedimus, dėl kurių įmonėms gali kilti pavojus. Tai taip pat padidina saugos rizikos įvertinimo sudėtingumą, nes be akumuliatoriaus gamybos kokybės BMS kokybę reikia atsižvelgti. Jutikliai gali nepavykti, todėl atsiranda kritinių įvykių. Jutiklio kokybė ir skaičiavimo galia gali būti pagerinta, todėl padidės išlaidos. Tačiau lieka klausimas: jei BMS stebi akumuliatorių, kas stebi BMS?
3 sluoksnis: Debeso veikimo darbas
Debesų pagrindu sukurta akumuliatorių analizė gali būti laikoma ralio automobilio pilotu, užtikrinančiu teisingą kelią ir strategiją. BMS daugiausia dėmesio skiria tiesioginei problemai, o debesis rūpinasi dideliu vaizdu.
Debesų pagrindu sukurta analizė prideda papildomą BMS saugos sluoksnį. BMS duomenys renkami debesyje, sukuriant istorinę duomenų bazę, leidžiančią gilesnę ir sudėtingesnę akumuliatorių sistemos elgesio analizę veikdama ir įkraunant realiomis sąlygomis. Šioje analizėje naudojami fiziškai pagrįsti akumuliatorių modeliai ir mašininis mokymasis, kad būtų galima nustatyti ir numatyti akumuliatoriaus senėjimą ir saugumą. Palyginti su BMS, debesų analizė yra prevencinė saugos priemonė, nes jie analizuoja ilgalaikes sveikatos tendencijas ir nustato anomalijas. Tai svarbu, nes saugos kritiniai senėjimo mechanizmai gali atsirasti net tuo atveju, jei BMS išlaiko akumuliatorių numatomoje vertės diapazone per visą jo gyvavimo ciklą.
