Что такое удаленная диагностика?
В этот бизнес я попал еще в 2016 году, когда об удаленной диагностике аккумуляторов толком никто не говорил. Мы все еще доставали рюкзаки из автобусов и подключали стендовые тестеры. Теперь я провожу половину недели, глядя на информационные панели.
Удаленная диагностика означает, что вы можете видеть, что происходит внутри аккумуляторной батареи, не прикасаясь к ней. BMS собирает напряжение и температуру с каждой ячейки, упаковывает их и отправляет по сотовой связи на какой-нибудь сервер. Это простая версия.
Сложная версия предполагает множество споров о том, какие данные на самом деле имеют значение.
Основы
Каждая ячейка в упаковке имеет напряжение. В автобусной батарее напряжением 400 В может быть 96 ячеек, соединенных последовательно. BMS считывает каждое из них, обычно каждые несколько секунд. Он также считывает температуру с термисторов, разбросанных по модулям. Может быть, по одному датчику на модуль, а может и больше, если разработчик упаковки был параноиком по поводу горячих точек.
Все это попадает в поток данных. Поток сжимается и выводится через модем. LTE работает нормально в большинстве городов. В глубинке вам может понадобиться спутник, но, честно говоря, большинство операторов автопарков просто мирятся с пробелами в данных, когда их грузовики выезжают на сельские маршруты.
Получающей стороной является любой облачный сервис, установленный OEM-производителем. Это может быть AWS, может быть Azure, может быть какая-то проприетарная вещь, которую никто не хочет поддерживать. Данные попадают в базу данных, а затем их обрабатывают алгоритмы.
Конвейер данных
Коллекция БМС (V, T, I)
Сжатие и шифрование
LTE/Спутниковая передача
Облачный прием и анализ
Что мы на самом деле ищем
Разброс напряжения на ячейке очень большой. Если у вас 96 ячеек, все они должны находиться довольно близко друг к другу, когда пакет находится в состоянии покоя. Может быть, на расстоянии 10 или 15 милливольт друг от друга. Когда одна ячейка начинает снижаться по сравнению со своими соседями, эта ячейка деградирует быстрее, чем остальные. В конечном итоге это ограничит емкость вашего рюкзака.
Температура
Температура сложнее, чем думают люди. Датчик может показывать 35 градусов, но фактическая поверхность ячейки на расстоянии двух дюймов может составлять 40 градусов. Вы интерполируете. Вы догадываетесь. Алгоритмы это учитывают, но всегда есть неопределенность.
Внутреннее сопротивление
Внутреннее сопротивление является золотым стандартом оценки состояния здоровья, но большинство производственных систем BMS не измеряют его должным образом. Вам нужен контролируемый импульс тока и точные показания напряжения. Трудно это сделать, когда автомобиль подпрыгивает на шоссе. Некоторые из новых систем делают это во время зарядки, когда все стабильно.
Та часть, которую тебе никто не говорит
Половина предупреждений, которые я вижу, — мусор. Сбои датчиков, неплотные соединения, программные сбои в прошивке BMS. Техник выезжает, чтобы проверить батарею, которую система пометила как критическую, и не обнаруживает ничего неисправного. Термистор имел плохую пайку. Три часа потрачены зря.
Хорошая удаленная диагностика требует фильтрации. Не только фильтрация данных, но и фильтрация предупреждений. Прежде чем кого-то беспокоить, вам необходимо сопоставить несколько сигналов. Одно показание высокой температуры ничего не значит. Три последовательных показания имеют тенденцию к увеличению, хотя ток низкий и окружающая среда в норме, стоит позвонить.
Я работал в транзитном агентстве в Огайо около двух лет. Когда мы начинали, у них было 40 электробусов, и они получали около 200 предупреждений в неделю. Большинство из них были ложноположительными. Мы настроили пороговые значения, добавили логику,-зависимую от времени, и сократили количество оповещений примерно до 30 в неделю. Из них, возможно, 20 были действенными.
Вопрос денег
Менеджеры автопарка всегда спрашивают о рентабельности инвестиций. Вот честный ответ: это зависит от того, насколько плох ваш базовый уровень.
- Если вы уже проводите ежемесячные проверки и своевременно выявляете проблемы, удаленная диагностика может спасти вас лишь от нескольких поломок на дорогах в год. Стоимость подписки может оказаться невыполненной.
- Если вы используете пакеты до тех пор, пока они не умрут, а затем реагируете, удаленная диагностика быстро окупится. Я видел, как автопарки избегали катастрофических сбоев, которые могли бы означать эвакуаторы, вызовы пожарных и запасные пакеты при экстренной доставке. Одно предотвращенное тепловое событие покрывает большую ежемесячную плату.
Более трудную для количественной оценки экономию составляют претензии по гарантии. Имея непрерывные данные, вы можете точно доказать, как использовалась упаковка. Заказчик злоупотреблял быстрой зарядкой в жаркую погоду? Данные показывают это. Производитель поставлял уже разложившиеся элементы? Данные также показывают это.
Где это происходит
«На мой взгляд, тема машинного обучения преувеличена».
Электрохимическая импедансная спектроскопия продолжает появляться в научных работах. Идея состоит в том, чтобы подавать сигналы переменного тока на разных частотах и измерять реакцию. Вы можете обнаружить такие вещи, как литиевое покрытие, прежде чем они появятся в данных о напряжении. Несколько компаний пытаются это производить, но я пока не видел ничего массового производства.
На мой взгляд, тема машинного обучения преувеличена. Да, вы можете обучать модели на исторических данных об отказах. Но батареи терпят неудачу по-новому и творчески. Модель, обученная на данных 2020 года, может пропустить виды отказов, которые проявятся в химических показателях 2024 года. Вам по-прежнему нужны люди, которые просматривают данные и задают вопросы.
Что мне действительно нужно, так это лучшие датчики. Дайте мне прямое измерение давления внутри ячейки. Дайте мне датчики газа, которые смогут обнаружить ранний распад электролита. Данные BMS, которые мы сейчас имеем, подобны попытке диагностировать здоровье пациента, измеряя только его температуру и пульс. Полезно, но неполно.
Практические советы
Если вы заказываете аккумуляторную систему, и поставщик предлагает удаленную диагностику в качестве опции, воспользуйтесь ею. Даже если вы не уверены, что будете его использовать. Наличие данных задним числом является ценным. Попытка восстановить то, что случилось с вышедшим из строя блоком, без телеметрии болезненна.
Убедитесь, что вы понимаете, кому принадлежат данные. Некоторые поставщики держат его заблокированным на своей платформе и взимают с вас плату за доступ к вашей собственной информации. Получите права на экспорт данных в контракте.
Спросите о стоимости сотовой связи. Некоторые системы включают тарифные планы, некоторые нет. Несколько сотен устройств, постоянно передающих данные, суммируются.
И бюджет на то, чтобы кто-то действительно посмотрел на информационные панели. Самая модная диагностическая платформа бесполезна, если никто не войдет в систему.
