Ақылды BMS энергия сақтау аккумуляторларын қалай қорғайды?

Негізгі қауіпсіздік қорғау шаралары: Артық зарядтауды, артық разрядтауды, артық токты және жылулық тізбектің бұзылуын болдырмау

Элемент деңгейіндегі кернеу, ток және температураны нақты уақытта бақылау арқылы қатты қауіпсіздік шектерін қолдану

Ақылды аккумуляторларды басқару жүйелері әрбір элементтің жұмысын тұрақты бақылап, қауіпті ақауларды болдырмау үшін қатты еңбек етеді. Бұл жүйелер көбінесе литий-ионды элементтер үшін шамамен 2,5 вольттан 4,2 вольтқа дейінгі кернеу деңгейлеріне қатаң шектеулер орнатады, сондықтан артық зарядталу немесе толығымен разрядталу салдарынан пайда болатын проблемалардың алдын алуға көмектеседі. Жүйеден артық ток өткен кезде нақты уақытта бақылау іске қосылып, қандай да бір зат зақымданбастан бұрын қуатты өшіреді. Жүйеге тікелей орнатылған температура сенсорлары да жүйе қызып кеткен кезде (әдетте 45 °C пен 60 °C арасында) жұмысты тоқтатады. Элемент деңгейіндегі бұл қорғаныс қабаттары өте маңызды рөл атқарады. Зерттеулер көрсеткендей, мұндай бақылау жүйелерін қолдану термиялық тізбектің тез өсуінің (thermal runaway) ықтималдығын бақылаусыз жүйелерге қарағанда шамамен 86 пайызға азайтады.

Термиялық кернеуді және таралу қаупін азайту үшін көп нүктелі термиялық сезімталдық пен бапталатын салқындату триггерлері

Жылулық сенсорлар аккумуляторлық блоктың барлық жеріне орналасқан және қызудың шектен тыс көтерілуі мүмкін аймақтарды анықтайды. Көршілес элементтердің температуралары арасындағы айырма 5 градус Цельсийден асып кетсе, Аккумуляторды Басқару Жүйесі (АБЖ) немесе реттелетін жылдамдықтағы желдеткіштер, немесе сұйықтықты суыту жүйелері сияқты нақты суыту әдістерін қолдана отырып, тез әрекетке кіріседі. Бұл жүйелердің негізгі мақсаты — қызу проблемасының барлық аккумуляторлық блокқа таралуын тоқтату. Осы ақылды жүйелер өткен уақыттағы температура үлгілерінен үйренеді және әрекет ету жылдамдығын өзгерте алады. Уақыт өте келе бұл тәсіл аккумулятордың қызудан тұрақты зақымдануын жалпы өмір сүру ұзақтығы бойынша шамамен 70 пайызға азайтады, яғни аккумулятордың ұзақ мерзімді жұмыс істеуі мен кенеттен туындайтын ақаулардың азаятынын білдіреді.

Ақылды АБЖ интеллектісі: IoT, машиналық оқыту және OTA жаңартулары арқылы болжамды қауіпсіздік

Бүгінгі таңда ақылды аккумуляторларды басқару жүйелері қауіпсіздік туралы ойлауымызды өзгертуде: қауіпсіздік енді проблемалар пайда болғаннан кейін ғана қамтамасыз етілетін нәрсе емес, алдын ала болжауға болатын нәрсе болып табылады. Бұл заманауи платформалар IoT-технологиясы арқылы бір-бірімен байланысады, машиналық оқыту алгоритмдерін қолданады және физикалық қатынассыз жаңартуларды қамтамасыз етеді. Ескі жүйелерде тек негізгі тревога порогтары ғана болды, олар ақаулар пайда болған кезде іске қосылатын. Ал бұл жаңа ақылды жүйелердің көмегімен потенциалды ақаулар нағыз проблемаларға айналмас бұрын ерте бастан анықталады. Бұл ірі масштабты энергия сақтау орнатпалары үшін өте маңызды, себебі егер бір бөлігі қызып кетсе, бұл бүкіл жүйеге таралып, ауқымды залалға әкелуі мүмкін.

Ерте ақау анықтау мен жарамсыздануын болжау үшін автопарк телеметриясы бойынша оқытылған аномалияларды анықтау моделдері

Машинадан үйрену моделдері әртүрлі орындардағы көптеген жұмыс істейтін ұяшықтардан жиналған деректерді талдайды. Бұл моделдер кернеудегі өзгерістерді, температураның айырмашылығын және электр тоғының жүйе бойынша қаншалықты оңай өтетінін бақылайды. Олар электрлік қысқа тұйықталу сияқты азғантай ақауларды немесе ішіндегі сұйықтықтың кебуін сияқты проблемалардың ерте белгілерін анықтай алады — бұлар толықтай бұзылуға дейін шамамен бір айдан бір ай жарымға дейін уақыт қалдырады. Саладағы зерттеулерге сәйкес, мұндай алдын-ала болжау қабілеті техниктерге ақауларды ірі проблемаларға айналдырмас бұрын оларды жоюға мүмкіндік береді, сондықтан ірі масштабды орнатуларда күтпеген тоқтап қалу уақыты шамамен 40% қысқарады. Ақауларды болжай алу қабілеті компанияларға авариялардан кейін шаршып қалуға кететін уақытты азайтып, операциялардың саулады жұмыс істеуіне көбірек уақыт бөлуге мүмкіндік береді.

Қашықтан диагностикалау және ауадан арқылы (OTA) бағдарламалық жабдықтың жаңартылуы арқылы бейімделетін қорғаныс логикасының дамуы

Ауадан жаңартулар арқылы құрылғыға физикалық түрде қол жеткізбей-ақ қорғау жүйелерін үнемі жақсарту мүмкіндігі туады. Шеткі (edge) модульдар біздің сынақ зертханаларымызда ешқашан кездеспеген, мысалы, қызығып кеткен токтың жоғалуы сияқты, бұрын көрілмеген жаңа түрдегі ақауларды анықтайды. Мұндай жағдайда инженерлер барлық құрылғыларға түнде, барлық адамдар ұйықтап жатқан кезде, жаңа машиналық оқыту модельдерін жібереді. Жаңартулар әріптестікке қатысты барлық нәрсені қатты шифрлау сертификаттарымен келеді, сондықтан ешкім оларға қол жеткізе алмайды. Бұл аккумуляторлар уақыт өте келе өзгергенімен де, жұмыс ортасы күннен күнге қатаңдағанымен де қауіпсіздік стандарттарын сақтауға көмектеседі.

Ұяшықтарды теңестіру және жылу реттеу: Аккумулятордың қызмет ету мерзімі мен тұрақтылығын арттыру

Белсенді және белсенді емес теңестірудің ұзақ мерзімді денсаулық сақтау мен LCC-оптимизацияланған орнатулардағы айырмашылықтары

Батареяларды басқару жүйелері (BMS) әдетте элементтерді теңестіру үшін екі тәсілдің бірін қолданады: пассивті немесе активті әдістер; осы әдістер батареялардың қызмет ету мерзіміне, олардың сапасына және уақыт өте келе олардың соңғы құнына әсер етеді. Пассивті теңестіру кезінде артық заряд резисторлар арқылы жылуға айналады. Бұл әдіс қарапайым және бастапқыда арзан болып келеді, кейде активті әдістерге қарағанда шамамен 60 пайызға арзан болуы мүмкін, бірақ ол энергияны шығындарға ұшыратады және басқару қажеттілігі бар жылулық мәселелер туғызады. Алайда, активті теңестіру кезінде конденсаторлар немесе индуктивтік элементтер сияқты компоненттердің көмегімен энергия бір элементтен екіншісіне нақты ауысады. Нәтижесінде: 90 пайыздан жоғары энергиялық тиімділік және өте аз жылу бөлінуі, сондықтан бұл әдіс температураны бақылау маңызды болатын қолданулар үшін әлдеқайда тиімді.

Жұмыс істеу өмірі бойынша шығындарды оптимизациялау мақсатында орнатылған жүйелерге назар аударған кезде пассивті теңестіру әлі де кіші жүйелер үшін жақсы жұмыс істейді, егер қосымша бөлінетін жылумен баса алатын жақсы жылу басқару жүйесі болса. Алайда ірі сақтау орнатуларына келген кезде жағдай өзгереді. Бұл жағдайда активті теңестіру қажет болады, себебі ол аккумулятордың қартаюын шамамен 22% азайтады — бұл батарея қорабындағы элементтердің температуралары тең бөлінген арқасында іске асады. Бұл математикалық есептеулер бірнеше жыл бойы жұмыс істеген кезде тез нәтиже береді. Қазіргі заманғы ақылды аккумулятор басқару жүйелері жүктеме талаптары, ауа температурасы мен зарядтың күйі деңгейлері сияқты нақты жағдайларға қарап әртүрлі теңестіру стратегиялары арасында автоматты түрде ауысады. Мұндай бейімделуші тәсіл аккумулятордың қызмет ету мерзімін ұзартуға көмектеседі және ұзақ мерзімді тұрғыдан операторлар үшін қаржылық тұрғыдан да тиімді болады, макеттердің кейбіреулері экстремалды жағдайларда қолмен реттеуге қажет болуы мүмкін.

Қауіпсіздік негізі ретіндегі күйді бағалау дәлдігі: SOC, SOH және аномалияларды анықтау

Калман сүзгісі арқылы жасалған күйді бағалау кернеу/температураның аздап бұзылуын анықтау сезімталдығын жақсартады

Зарядтың күйі (SOC) және денсаулық күйі (SOH) бойынша дәл көрсеткіштерді алу — уақытында қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін өте маңызды. Қазіргі заманғы аккумуляторларды басқару жүйелері өте жоғары дәлдікпен, кейде милливольттың бөлшектеріне дейін сенсорлық деректерді өңдеу үшін Калман фильтрлері деп аталатын әдістерді қолданады. Бұл оларға электрлік тұйықталулардың аз мөлшері немесе электролиттің ыдырау белгілері сияқты ақауларды алғаш пайда болған кезде анықтауға көмегін тигізеді. Сынақтар көрсеткендей, бұл жетілдірілген жүйелер көрсеткіштердің шектік мәндерін бақылауға негізделген ескі әдістерге қарағанда ақауларды шамамен екі есе тез анықтай алады. Сонымен қатар, жоғары жүктеме кезінде олардың SOC бағалаулары көбінесе 2% дәлдік шегінде қалады. Артқы жағында не болып жатыр? Бұл жүйелер үнемі сигналдың бұрмалануын тазартып, нақты болып жатқан процестерге сәйкес өз болжамдарын жаңартады. Операторларға қарама-қайшы немесе түсініксіз шамалардың тізімін емес, керісінше — техникалық қызмет көрсету бригадасына қашан әрекет ету керектігін нақты көрсететін анық ақпаратты ұсынады; бұл көбінесе стандарттық тревогалар түсетіннен кемінде күндер немесе апталар бұрын болады.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Батареяларды басқару жүйелерінде жасыл ұяшық деңгейіндегі нақты уақытта бақылаудың мақсаты қандай?
Нақты уақытта бақылау әрбір ұяшықтың кернеуін, тогын және температурасын бақылап отыру арқылы артық зарядталуға, артық разрядталуға, артық токқа және жылулық тұрақсыздыққа қарсы шаралар қолдануға көмектеседі; бұл зақымдануды болдырмау үшін автоматты түрде реттеледі.

Батареялық блоктағы жылулық сенсорлар қалай жұмыс істейді?
Олар батареялық блоктағы ыстық нүктелерді анықтайды және ұяшықтар арасындағы температураның айырымы орнатылған шектерден асып кеткен жағдайда салқындату әдістерін іске қосады; бұл қызу мен зақымдануды болдырмауға көмектеседі.

Батареялық жүйелерде қауіпсіздік мәселелерін алдын ала болжауға көмектесетін қандай технологиялық жетістіктер бар?
IoT-байланыс, машиналық оқыту моделдері және ауадан жаңарту мүмкіндігі потенциалды мәселелерді олар айтарлықтай проблемаларға айналғаннан бұрын анықтау арқылы алдын ала қауіпсіздік шараларын қамтамасыз етеді.

Белсенді және белсенді емес ұяшықтарды теңестіру әдістері қалай айырылады?
Белсенді теңестіру элементтер арасында энергияны ауыстырады, ол жылу шығынын азайтып, жоғары тиімділікке қол жеткізеді, ал белсенді емес теңестіру артық зарядты жылу ретінде шығарады; бұл жақсы жылу басқаруын талап етеді, бірақ бастапқыда құны төмен болады.