Bảo trì dự đoán là gì?

Bảo trì dự đoán có nghĩa là phát hiện các vấn đề về pin trước khi chúng trở thành vấn đề tốn kém. Khái niệm này được đưa ra rất nhiều trong các quảng cáo chiêu hàng, nhưng công việc thực tế liên quan đến việc nhìn chằm chằm vào đường cong điện áp và tranh luận với nhà cung cấp BMS của bạn về lý do tại sao cảnh báo của họ tiếp tục kích hoạt lúc 3 giờ sáng.

Tế bào ion lithium-không chết đột ngột. Họ đưa ra những lời cảnh báo. Bí quyết là biết những gì cần tìm kiếm.

Một tế bào bị mất dung lượng sẽ bắt đầu hiển thị điện áp thấp hơn ở cùng trạng thái sạc so với các tế bào lân cận. Có lẽ lúc đầu là 20 milivolt. Rất dễ bỏ sót nếu bạn chỉ kiểm tra dữ liệu ở cấp độ gói-. Ba tháng sau, khoảng cách đó là 80 mV và bây giờ bạn phải đau đầu về việc quản lý nhiệt vì một tế bào đang làm việc chăm chỉ hơn các tế bào còn lại.

Sự leo thang kháng cự nội bộ là một vấn đề lớn khác. Mùa xuân năm ngoái, chúng tôi đã lấy một mô-đun từ hệ thống lưu trữ lưới đã hoạt động được 4 năm. Các tế bào trông ổn trên giấy. Công suất vẫn ở mức 84%. Nhưng điện trở trong DC đã tăng từ 1,2 milliohms lên 2,8 milliohms. Mô-đun đó đang tỏa nhiệt sang các mô-đun lân cận mỗi khi hệ thống phản hồi lệnh gọi điều chỉnh tần số.

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

Mọi hệ thống quản lý pin đều thu thập điện áp, dòng điện và nhiệt độ. Phần đó rất dễ dàng. Nội dung hữu ích đến từ những gì bạn làm với dữ liệu đó theo thời gian.

Tỷ lệ giảm dần công suất cho bạn biết nhiều hơn công suất tuyệt đối. Một tế bào giảm từ 100% xuống 94% trong năm thứ nhất và sau đó xuống 91% trong năm thứ hai đang hoạt động bình thường. Một tế bào giữ ở mức 97% trong mười tám tháng và sau đó giảm xuống 88% trong ba tháng có điều gì đó không ổn trong nội bộ. Có lẽ một lỗi sản xuất cuối cùng đã bắt kịp. Có thể nó đã bị nấu chín trong một đợt nắng nóng khi hệ thống HVAC không hoạt động để bảo trì.

Hiệu suất Coulomb rất quan trọng đối với các tế bào thực hiện chu kỳ thường xuyên. Hệ thống lưu trữ lưới có thể thấy 300 chu kỳ mỗi năm. Một trung tâm sạc nhanh EV có thể đẩy các tế bào lên tới 500 hoặc 600. Nếu một tế bào trả lại 99,1% những gì bạn đưa vào thay vì 99,7%, thì có thứ gì đó đang tiêu thụ lithium bên trong. Thông thường SEI tăng trưởng. Đôi khi, mạ lithium nếu gói được sạc trong thời tiết lạnh mà không được làm nóng trước thích hợp.

Tôi đã thấy nhiều lỗi pin xảy ra do pin kém hơn trong khi nguyên nhân thực sự là do thiết kế tản nhiệt kém. Một chiếc tủ phơi nắng buổi chiều trực tiếp. Một chiếc quạt làm mát bị hỏng và không ai để ý trong suốt hai tuần. Lỗ thông hơi bị chặn bởi bụi nhà kho.

Nhiệt độ tế bào trong quá trình sạc quan trọng hơn nhiệt độ môi trường. Một gói sạc ở 0,5C có thể chạy cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh 8 hoặc 10 độ C. Cùng gói đó ở 1C có thể đạt tới 20 độ trên. Bây giờ hãy nhân số đó qua hàng trăm chu kỳ.

Chúng tôi có một khách hàng ở Nevada phàn nàn về việc họ sớm mất công suất trong năm hoạt động thứ hai. Hóa ra cơ sở của họ hướng về phía tây. Mặt trời vào cuối buổi chiều mùa hè làm nóng đầu phía nam của phòng pin lên 95 độ F trong khi đầu phía bắc ở 78 độ F. Các tế bào ở đầu nóng già đi nhanh gần gấp đôi. Bảo trì dự đoán đã phát hiện ra sự khác biệt, nhưng thiệt hại đã xảy ra vào thời điểm mọi người xem xét dữ liệu một cách nghiêm túc.

Chạy quang phổ trở kháng điện hóa trên hệ thống đang hoạt động là không thực tế đối với hầu hết người vận hành. Thiết bị này tốn tiền thật và bạn cần một người biết cách diễn giải kết quả.

Thay vào đó, điều mà hầu hết các cơ sở đều làm là theo dõi điện trở DC trong quá trình hoạt động bình thường. Đo độ võng điện áp khi có tải. So sánh nó với các phép đo cơ bản từ khi vận hành thử. Một tế bào có điện trở cao hơn 40% so với các tế bào lân cận đang cho bạn biết điều gì đó.

Một số nền tảng BMS tự động tính toán điện trở từ các sự kiện sạc và xả. Độ chính xác khác nhau. Tôi đã thấy những hệ thống đạt được mục tiêu trong phạm vi 5% và những hệ thống cung cấp cho bạn rác vì chúng lấy mẫu không đúng thời điểm trong chu trình.

BMS operation inside the EV.

Ngưỡng trạng thái 80% máu được lặp lại ở mọi nơi giống như nó rơi từ trên núi xuống trên những tấm bia đá. Các quyết định thay thế thực sự còn lộn xộn hơn.

Một hệ thống lưu trữ lưới được trả tiền cho công suất có thể hoán đổi các mô-đun ở mức 82% vì tổn thất doanh thu do sản lượng giảm vượt quá chi phí mô-đun. Việc lắp đặt nguồn điện dự phòng tại trung tâm dữ liệu có thể khiến pin giảm tới 70% vì chúng chỉ phóng điện vài lần trong năm khi mất điện.

Các điều khoản bảo hành thúc đẩy rất nhiều quyết định. Hầu hết các nhà sản xuất tế bào đều đảm bảo công suất 70% hoặc 80% ở một số chu kỳ. Nếu dữ liệu của bạn cho thấy một mô-đun sẽ giảm xuống dưới ngưỡng bảo hành sớm sáu tháng thì cuộc trò chuyện với nhà cung cấp của bạn sẽ thú vị hơn rất nhiều.

Những công ty lớn bán các gói phân tích hứa hẹn về công nghệ học máy và thông tin chi tiết-theo hướng AI. Một số trong đó là hữu ích. Rất nhiều trong số đó là những đường xu hướng với đồ họa lạ mắt.

Điều thực sự hữu ích là việc sắp xếp dữ liệu lịch sử theo cách cho phép bạn so sánh các hệ thống tương tự. Nếu bạn vận hành 15 hộp pin giống hệt nhau và một trong số chúng bị lão hóa nhanh hơn những hộp còn lại, bạn muốn biết điều đó. Nếu lô 2847 từ nhà cung cấp của bạn có vấn đề trên nhiều địa điểm, bạn thực sự muốn biết điều đó.

Yêu cầu lưu trữ dữ liệu không phải là nhỏ. Việc ghi nhật ký ở cấp độ ô-di động trong khoảng thời gian một-giây tạo ra khoảng 2 gigabyte mỗi megawatt-giờ mỗi năm. Hầu hết người vận hành lấy mẫu ít thường xuyên hơn để giảm chi phí lưu trữ, nhưng sau đó bạn sẽ bỏ lỡ các sự kiện nhất thời.

General flowchart of the BMS.

Bảo trì dự đoán không thể khắc phục được các tế bào xấu. Nó không thể hoàn tác thiệt hại nhiệt. Nó không thể bù đắp cho một cơ sở được thiết kế kém.

Những gì nó có thể làm là cung cấp cho bạn thời gian dẫn đầu. Thay vào đó, một mô-đun lẽ ra đã bị hỏng trong sự kiện nhu cầu cao điểm vào mùa hè lại bị hỏng trong thời gian bảo trì theo kế hoạch vào tháng 4. Sự khác biệt đó có thể giúp bạn tiết kiệm được khoản tiền phạt hoặc yêu cầu bồi thường bảo hiểm.

Các trang web nhận được giá trị thực từ việc bảo trì dự đoán là những trang thực sự hoạt động dựa trên dữ liệu. Tôi đã đi qua các cơ sở có bảng điều khiển đẹp mắt hiển thị đủ loại cảnh báo mà không ai để ý trong nhiều tháng. Đó không phải là bảo trì dự đoán. Đó là việc tích trữ dữ liệu tốn kém.