Что такое профилактическое обслуживание?

Профилактическое обслуживание означает выявление проблем с аккумулятором до того, как они перерастут в дорогостоящие проблемы. Эту концепцию часто обсуждают в рекламных кампаниях, но реальная работа включает в себя наблюдение за кривыми напряжения и споры с вашим поставщиком BMS о том, почему их оповещения продолжают срабатывать в 3 часа ночи.

Литий-ионные элементы не умирают внезапно. Они дают предупреждения. Хитрость заключается в том, чтобы знать, что искать.

Ячейка, теряющая емкость, начнет показывать более низкое напряжение при том же уровне заряда по сравнению с ее соседями. Сначала может быть 20 милливольт. Легко пропустить, если вы проверяете только данные уровня-пакета. Три месяца спустя этот разрыв составляет 80 милливольт, и теперь у вас болит голова, связанная с терморегулированием, потому что одна ячейка работает интенсивнее остальных.

Еще одним важным фактором является ползучесть внутреннего сопротивления. Прошлой весной мы извлекли модуль из сетевой системы хранения данных, которая проработала четыре года. На бумаге клетки выглядели нормально. Загрузка все еще оставалась на уровне 84%. Но внутреннее сопротивление постоянного тока выросло с 1,2 миллиом до 2,8 миллиома. Этот модуль отдавал тепло своим соседям каждый раз, когда система отвечала на вызов регулирования частоты.

Li-ion motion during the charge (a) and discharge (b) process.

Каждая система управления батареями собирает данные о напряжении, токе и температуре. Эта часть проста. Полезная информация исходит из того, что вы делаете с этими данными с течением времени.

Скорость снижения емкости говорит вам больше, чем просто абсолютная емкость. Ячейка, уровень которой упал со 100% до 94% в первый год, а затем до 91% во второй год, ведет себя нормально. В ячейке, которая держалась на уровне 97% в течение восемнадцати месяцев, а затем через три месяца упала до 88%, что-то не так внутри. Возможно, наконец-то выявился производственный дефект. Возможно, он приготовился во время аномальной жары, когда система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха была отключена на техническое обслуживание.

Кулоновская эффективность важна для клеток, совершающих частые циклические циклы. Грид-системы хранения могут совершать 300 циклов в год. Концентратор быстрой зарядки электромобилей может увеличить количество ячеек до 500 или 600. Если ячейка возвращает 99,1% того, что вы вложили, вместо 99,7%, что-то потребляет литий внутри. Обычно рост SEI. Иногда литиевое покрытие, если аккумулятор заряжался в холодную погоду без надлежащего предварительного нагрева.

Я видел больше отказов батарей, в которых обвиняли неисправные элементы, хотя настоящей причиной была плохая тепловая конструкция. Шкаф под прямым дневным солнцем. Вентилятор охлаждения вышел из строя, и никто не заметил этого в течение двух недель. Впускные отверстия заблокированы складской пылью.

Температура элемента во время зарядки имеет большее значение, чем температура окружающей среды. Аккумулятор, заряжаемый при температуре 0,5°C, может работать при температуре на 8 или 10 градусов Цельсия выше температуры окружающей среды. Тот же самый пакет в 1C может достичь температуры на 20 градусов выше. Теперь умножьте это на сотни циклов.

У нас был клиент в Неваде, который жаловался на преждевременную потерю мощности на втором году работы. Оказалось, что их объект обращен на запад. Летнее солнце ближе к вечеру нагрело южную часть аккумуляторной комнаты до 95 градусов по Фаренгейту, а северную - до 78 градусов по Фаренгейту. Элементы в горячей части старели почти в два раза быстрее. Прогностическое обслуживание выявило расхождения, но ущерб уже был нанесен к тому времени, когда кто-то серьезно взглянул на данные.

Проведение электрохимической импедансной спектроскопии на работающей системе непрактично для большинства операторов. Оборудование стоит реальных денег, и вам нужен кто-то, кто знает, как интерпретировать результаты.

Вместо этого большинство сайтов отслеживают сопротивление постоянному току во время нормальной работы. Измерьте падение напряжения под нагрузкой. Сравните его с базовыми измерениями с момента ввода в эксплуатацию. Клетка, имеющая сопротивление на 40% выше, чем ее соседи, вам о чем-то говорит.

Некоторые платформы BMS автоматически рассчитывают сопротивление на основе событий заряда и разряда. Точность варьируется. Я видел системы, которые достигают точности в пределах 5%, и системы, которые выдают мусор, потому что они берут образцы в неподходящие моменты цикла.

BMS operation inside the EV.

Порог здоровья в 80% повторяется повсюду, словно сошел с горы на каменных скрижалях. Реальные решения о замене сложнее.

Сетевая система хранения данных, получающая оплату за емкость, может заменить модули на 82%, поскольку потеря дохода от снижения производительности превышает стоимость модуля. Установка резервного питания в центре обработки данных может снизить заряд элементов до 70%, поскольку во время отключений они разряжаются всего несколько раз в год.

Условия гарантии определяют множество решений. Большинство производителей элементов гарантируют 70% или 80% емкости при определенном количестве циклов. Если ваши данные показывают, что срок гарантии на модуль упадет ниже порога гарантии на шесть месяцев раньше, разговор с вашим поставщиком станет намного интереснее.

Крупные игроки продают аналитические пакеты, которые обещают машинное обучение и-информацию на основе искусственного интеллекта. Некоторые из них полезны. По большей части это линии тренда с причудливой графикой.

Что действительно помогает, так это организация исторических данных таким образом, чтобы можно было сравнивать аналогичные системы. Если вы эксплуатируете пятнадцать одинаковых аккумуляторных контейнеров и один из них стареет быстрее остальных, вы должны это знать. Если партия сотовых телефонов 2847 от вашего поставщика обнаруживает проблемы на нескольких объектах, вам действительно нужно это знать.

Требования к хранению данных нетривиальны. Регистрация данных на-уровне ячейки с интервалом в одну-секунду генерирует около 2 гигабайт на мегаватт-час в год. Большинство операторов выполняют выборку реже, чтобы снизить затраты на хранение, но тогда вы пропускаете временные события.

General flowchart of the BMS.

Прогностическое обслуживание не может исправить поврежденные ячейки. Он не может устранить термические повреждения. Это не может компенсировать плохо спроектированный объект.

Что он может сделать, так это дать вам время на выполнение заказа. Модуль, который вышел из строя во время летнего пика спроса, вместо этого выходит из строя во время планового периода технического обслуживания в апреле. Эта разница может спасти вас от уплаты штрафа или страхового возмещения.

Сайты, которые получают реальную выгоду от профилактического обслуживания, — это те, которые действительно действуют на основе данных. Я ходил по объектам с красивыми информационными панелями, на которых отображались всевозможные предупреждения, на которые никто не обращал внимания уже несколько месяцев. Это не профилактическое обслуживание. Это дорогостоящее накопление данных.