Lityum-iyon pil güvenliği: etkili bir uzun vadeli strateji
Bir şeyi netleştirerek başlayalım - lityum iyon piller güvenli olabilir.
Her yıl milyarlarca lityum iyon hücresi üretiliyor ve bu sayı önümüzdeki on yıl içinde büyümeye devam edecek. Bu kadar çok sayıda hücre ile, diğer elektronik tabanlı cihazlar başarısız olabilir. Bu nedenle, zorluk esasen bir olay gerçekleşmeden önce bu düşük performanslı çekirdekleri mümkün olduğunca erken ele almaktır.
Enerji depolama sistemleri için farklı güvenlik yönetimi seviyeleri uygulanabilir. Hücre ve sistem üreticileri bu kavramların bazılarında hücre ve sistem güvenliğini izlerken, operatörler özel pil analizi kullanarak sistemlerinin güvenli olmasını sağlayabilir.
Peki, hataları en aza indirmek ve güvenliği sağlamak için lityum-iyon hücre üreticileri, sistem geliştiricileri ve operatörleri ne yapabilir? Güvenli ve güvenilir bir pil sistemini korumak üç katman gerektirir.
Katman 1: Üretim Kalitesi Kontrolü ve Yaşlanma Testi
Katman 2: Pil Yönetim Sistemleri
Katman 3: Bulutun çalışmasını sağlamak
Bu üç katman, güvenilir bir arabaya, sürücüye ve yardımcı pilota ihtiyacımız olan bir mitinge benzer.
Katman 1: Üretim Kalitesi Kontrolü ve Yaşlanma Testleri
Piller ralli arabaları olarak düşünülebilir. Miting için güvenilir, yüksek kaliteli bir arabaya ihtiyacımız var.
Bununla birlikte, hücre üreticileri her hücre için% 100 kaliteyi garanti edemez. Bu nedenle, kalite testi lityum pil arızalarını önlemek için geleneksel yaklaşımda önemli bir rol oynamaktadır.
Hücrelerin verilen kalite standartlarını karşılayıp karşılamadığını görmek için üretimden sonra çevrimdışı testler yapılır. Bununla birlikte, bu testler genellikle çok kapsamlı değildir ve bariz kötü elmaları bulmak için birçok testi gözden geçirebilirler. Üretimden kısa bir süre sonra, başlangıç kapasitesi veya empedans ölçümleri gibi analizler genellikle kusurlu hücrelerin tanımlanmasına yardımcı olmak için kullanılır.
Sertifikasyon testleri her ürün için kritik öneme sahiptir, çünkü bunlar yasal bir perspektiften gerçekleştirilmelidir. Bu testlerde standart testler yapılmalı ve üretici güvenlik ile ilgili davranışları göstermelidir.
Pillerin yaşlanma davranışını anlamak için, takvim testleri ve bisiklet testleri aylar ve yıllar boyunca öngörülen laboratuvar testlerinde gerçekleştirilir. Bununla birlikte, bu testler zaman alıcıdır, pahalı, pilin sadece belirli kısımlarını kontrol eder ve saha tarafından dağıtılan sistemler için ölçeklenemez değildir. Yollarımızdaki, evlerimizdeki veya ızgaraya bağlı piller, laboratuvarda test edilenlerden farklı çevre koşulları ve yük profilleri yaşar.
Üretim kalitesi testi sadece belirli bir noktayı değerlendirir, bu nedenle ek bir güvenlik katmanı gereklidir.
Katman 2: Pil Yönetim Sistemi
Pil yönetim sistemleri (BMS), yola odaklanan ve arabalarını sürekli olarak pistte güvende tutan ralli sürücüleri olarak düşünülebilir. Ancak, daha büyük resmi görmek için daha fazla zamana ve kaynağa ihtiyaçları var.
BMSS, pilleri beklenen güvenli çalışma aralığında tutar ve tek bir hücre arızasının etkilenen paket veya modül üzerindeki etkisini en aza indirir. Bunu:
Hücre voltajı, akım ve sıcaklığın ölçülmesi
Şarj durumunun hesaplanması ve izlenmesi (SOC)
Güvenli çalışma için hücreleri aynı voltaj seviyesine dengelemek
Değerler marjinale yakınsa veya sınır koşullarını aşıyorsa, BMS, çalışmayı değiştirerek veya pil sistemini kapatarak sistemi güvenli bir duruma getirmelidir. BMS pasif ama gerekli bir güvenlik önlemidir.
Ne yazık ki, BMS'nin dezavantajları var:
Sadece mevcut durumu görür
Yalnızca karşılık gelen pil paketindeki hücreler görülebilir
Sınırlı hesaplama gücü ve basit kurallara uyuyor
Bu sınırlamalar nedeniyle, BMS, belirli bir değer aralığı içinde meydana gelen, akü durumunu daha doğru bir şekilde hesaplamak için derinlemesine analitik çalıştıran veya uzun vadeli eğilimleri tahmin eden güvenlikle ilgili anomalileri tespit edemez. Önceki olayların da gösterdiği gibi, BM'lerin sınırlamaları, şirketleri riske atabilecek lityum iyon pil arızalarına yol açabilir. Bu aynı zamanda BMS'nin kalitesi, pilin üretim kalitesine ek olarak dikkate alınması gerektiğinden, güvenlik risklerinin değerlendirilmesinin karmaşıklığına da katkıda bulunur. Sensörler başarısız olabilir, bu da güvenlik açısından kritik olaylara yol açabilir. Sensör kalitesi ve bilgi işlem gücü geliştirilebilir ve bu da daha yüksek maliyetlere yol açabilir. Ancak soru şu: BMS, BMS'yi izleyen pili izlerse?
Katman 3: Bulutun çalışmasını sağlamak
Bulut tabanlı pil analizi, bir ralli arabasının ortak pilotu olarak düşünülebilir ve doğru yolu ve stratejiyi sağlayabilir. BMS acil soruna odaklanırken, bulut büyük tabloyla ilgilenir.
Bulut tabanlı analitik, BMS'ye ekstra bir güvenlik katmanı ekler. BMS verileri, gerçek dünya koşulları altında çalışırken ve şarj olurken pil sisteminin davranışının daha derin ve daha gelişmiş analizini sağlayan geçmiş bir veritabanı oluşturarak bulutta toplanır. Bu analiz, pil yaşlanmasını ve güvenliğini belirlemek ve tahmin etmek için fiziksel tabanlı pil modelleri ve makine öğrenimi kullanır. Bir BMS ile karşılaştırıldığında, bulut analizi önleyici bir güvenlik önlemidir, çünkü uzun vadeli sağlık eğilimlerini analiz ederler ve anomalileri tespit ederler. Bu önemlidir, çünkü BM'ler pili yaşam döngüsü boyunca beklenen değer aralığında tutarsa güvenlik açısından kritik yaşlanma mekanizmaları bile ortaya çıkabilir.
