Litium-ionin akun turvallisuus: Tehokas pitkäaikainen strategia
Aloitetaan tekemällä yksi asia selkeästi - litium -ioni -akut voivat olla turvallisia.
Miljardeja litium-ionisoluja tuotetaan vuosittain, ja tämä määrä kasvaa edelleen seuraavan vuosikymmenen aikana. Tällaisen suuren määrän soluilla mikä tahansa muu elektroniikkapohjainen laite voi epäonnistua. Siksi haasteena on lähinnä näiden heikosti suorituskyvyn ytimien ratkaiseminen mahdollisimman varhaisessa vaiheessa ennen tapahtuman tapahtumista.
Energian varastointijärjestelmissä voidaan käyttää erilaisia turvallisuuden hallintaa. Vaikka solujen ja järjestelmien valmistajat seuraavat solujen ja järjestelmän turvallisuutta joidenkin näiden käsitteiden kautta, operaattorit voivat myös varmistaa, että niiden järjestelmät ovat turvallisia käyttämällä erikoistunutta akkuanalyysiä.
Joten mitä litium-ioni-solujen valmistajat, järjestelmän kehittäjät ja operaattorit voivat tehdä vikojen minimoimiseksi ja turvallisuuden varmistamiseksi? Turvallisen ja luotettavan akkujärjestelmän ylläpitäminen vaatii kolme kerrosta.
Kerros 1: Tuotannon laadunvalvonta ja ikääntymisen testaus
Kerros 2: Akun hallintajärjestelmät
Kerros 3: Pilvityön tekeminen
Nämä kolme kerrosta ovat samanlaisia kuin ralli, jossa tarvitsemme luotettavaa autoa, kuljettajaa ja rinnakkaispilottia.
Kerros 1: Tuotannon laadunvalvonta- ja ikääntymistestit
Paristoja voidaan ajatella ralliautoina. Rallia varten tarvitsemme luotettavan, korkealaatuisen auton.
Solun valmistajat eivät kuitenkaan voi taata 100% laatua jokaiselle solulle. Siksi laatukokeilla on ratkaiseva rooli perinteisessä lähestymistavassa litiumakun vikojen estämiseksi.
Offline-testit suoritetaan tuotannon jälkeen nähdäkseen, täyttävätkö solut annetut laatustandardit. Nämä testit eivät kuitenkaan yleensä ole kovin perusteellisia, ja ne voivat seuloa monien testien läpi löytääkseen ilmeiset huonot omenat. Pian tuotannon jälkeen analyysejä, kuten alkuperäistä kapasiteettia tai impedanssimittauksia, käytetään usein viallisten solujen tunnistamiseen.
Sertifiointitestit ovat kriittisiä jokaiselle tuotteelle, koska ne on suoritettava laillisesta näkökulmasta. Näissä testeissä on suoritettava standardisoidut testit ja valmistajan on osoitettava turvallisuuteen liittyvä käyttäytyminen.
Paristojen ikääntymiskäyttäytymisen ymmärtämiseksi kalenteritestit ja pyöräilykokeet suoritetaan kuukausien ja vuosien ajan määrätyissä laboratoriokokeissa. Nämä testit ovat kuitenkin aikaa vieviä, kalliita, hallitsevat vain akun tiettyjä osia, eivätkä ne ole skaalautuvia kenttävalmistettuihin järjestelmiin. Teemme paristot, koteissamme tai kytkettynä ruudukkoon, kokevat erilaisia ympäristöolosuhteita ja kuormitusprofiileja kuin laboratoriossa testatut.
Tuotannon laadun testaus arvioi vain tietyn ajankohdan, minkä vuoksi tarvitaan ylimääräinen turvallisuuskerros.
Kerros 2: Akun hallintajärjestelmä
Akkujen hallintajärjestelmiä (BM) voidaan ajatella rallin kuljettajina, jotka keskittyvät tielle ja pitävät autot jatkuvasti turvassa radalla. He tarvitsevat kuitenkin enemmän aikaa ja resursseja nähdäkseen suuremman kuvan.
BMS: t pitävät paristot odotettavissa olevalla turvallisella toiminta -alueella ja minimoivat yhden solun vian vaikutuksen vaurioituneeseen pakkaukseen tai moduuliin. He tekevät tämän:
Solun jännitteen, virran ja lämpötilan mittaaminen
Laskenta- ja seurantavaraustilan (SOC) laskeminen ja seuranta
Solujen tasapainottaminen samaan jännitteen tasoon turvallista toimintaa varten
Jos arvot ovat lähellä marginaalia tai ylittävät rajaolosuhteet, BMS: n tulisi tuoda järjestelmä turvalliseen tilaan muuttamalla tai sammuttamalla akkujärjestelmä. BMS on passiivinen, mutta välttämätön turvatoimenpide.
Valitettavasti BMS: llä on haittoja:
Se näkee vain nykyisen tilan
Vain vastaavan akun solut ovat nähtävissä
Rajoitettu laskennallinen voima ja noudattaa yksinkertaisia sääntöjä
Näiden rajoitusten takia BMS ei pysty havaitsemaan turvallisuuteen liittyviä poikkeavuuksia, jotka esiintyvät määritellyllä arvoalueella, suorita perusteellista analytiikkaa akun tilan laskemiseksi tarkemmin tai ennustavat pitkäaikaisia suuntauksia. Kuten aiemmat tapaukset ovat osoittaneet, BMS: n rajoitukset voivat johtaa litium-ioni-akkuvirheisiin, jotka voivat vaarantaa yritykset. Tämä lisää myös turvallisuusriskien arvioinnin monimutkaisuutta, koska BMS: n laatua on otettava huomioon akun valmistuksen laadun lisäksi. Anturit saattavat epäonnistua, mikä johtaa turvallisuuskriittisiin tapahtumiin. Anturin laatu- ja laskentavoimaa voidaan parantaa, mikä johtaa korkeampiin kustannuksiin. Mutta kysymys on edelleen: Jos BMS tarkkailee akkua, kuka tarkkailee BMS: ää?
Kerros 3: Pilvityön tekeminen
Pilvipohjaista akkuanalytiikkaa voidaan ajatella rallin auton rinnakkaispilottina, mikä varmistaa oikean reitin ja strategian. BMS keskittyy välittömään ongelmaan, kun taas pilvi huolehtii suuresta kuvasta.
Pilvipohjainen analytiikka lisää ylimääräisen turvallisuuskerroksen BMS: ään. BMS-tiedot kerätään pilvessä, luomalla historiallisen tietokannan, joka mahdollistaa akkujärjestelmän käyttäytymisen syvemmän ja edistyneemmän analyysin toiminnan ja lataamisen aikana reaalimaailman olosuhteissa. Tämä analyysi käyttää fyysisesti perustuvia akkumalleja ja koneoppimista akun ikääntymisen ja turvallisuuden määrittämiseen ja ennustamiseen. BMS: ään verrattuna pilvianalytiikka on ennaltaehkäisevä turvatoimenpide, koska ne analysoivat pitkäaikaisia terveystrendejä ja havaitsevat poikkeavuudet. Tämä on tärkeää, koska turvallisuuskriittiset ikääntymismekanismit voivat jopa tapahtua, jos BMS pitää akun odotettavissa olevalla arvoalueella koko elinkaarensa ajan.
