Systemy zarz\u0105dzania akumulatorami (BMS) s\u0105 podstaw\u0105 bezpiecze\u0144stwa nowoczesnych pojazd\u00f3w elektrycznych i magazyn\u00f3w energii. Monitoruj\u0105 one napi\u0119cia ogniw, reguluj\u0105 \u0142adowanie i roz\u0142adowywanie, r\u00f3wnowa\u017c\u0105 obci\u0105\u017cenia ogniw i chroni\u0105 pakiety przed prac\u0105 poza bezpiecznymi zakresami temperatur. Dla wi\u0119kszo\u015bci bran\u017cy system zarz\u0105dzania bateri\u0105 jest jej stra\u017cnikiem, ostatni\u0105 lini\u0105 obrony przed katastrofaln\u0105 awari\u0105.<\/p>\n
Jednak rosn\u0105ca liczba dowod\u00f3w sugeruje, \u017ce konwencjonalny system BMS, pomimo ca\u0142ego swojego wyrafinowania, ma krytyczne martwe punkty. Nie jest on w stanie wykry\u0107 najwcze\u015bniejszych oznak ucieczki termicznej, wyczu\u0107 wilgoci gromadz\u0105cej si\u0119 wewn\u0105trz akumulatora, ani zarejestrowa\u0107 obci\u0105\u017cenia udarowego, jakie akumulator zaabsorbowa\u0142 w przypadku kolizji.<\/p>\n
S\u0105 to luki, kt\u00f3re w rzeczywistych warunkach pozwalaj\u0105 na niewykrycie po\u017caru akumulatora, dop\u00f3ki nie stanie si\u0119 on katastrofalny w skutkach, i kt\u00f3re pozostawiaj\u0105 in\u017cynier\u00f3w, operator\u00f3w flot i ubezpieczycieli bez danych potrzebnych do podejmowania \u015bwiadomych decyzji dotycz\u0105cych stanu akumulatora. Zrozumienie, gdzie konwencjonalne systemy zarz\u0105dzania akumulatorami zawodz\u0105 i co jest potrzebne, aby zaradzi\u0107 tym niedoci\u0105gni\u0119ciom, jest niezb\u0119dne dla ka\u017cdego, kto obecnie projektuje lub obs\u0142uguje akumulatory litowo-jonowe.<\/p>\n
System zarz\u0105dzania akumulatorem to elektroniczny system sterowania wbudowany w zestaw akumulator\u00f3w. Jego podstawowymi funkcjami s\u0105 pomiar i raportowanie poziomu napi\u0119cia i temperatury ogniw, zapobieganie prze\u0142adowaniu lub nadmiernemu roz\u0142adowaniu ogniw, r\u00f3wnowa\u017cenie stanu na\u0142adowania poszczeg\u00f3lnych ogniw oraz dostarczanie do g\u0142\u00f3wnego pojazdu lub systemu szacunkowych informacji o og\u00f3lnym stanie na\u0142adowania (SoC) i stanie zdrowia (SoH).<\/p>\n
W nowoczesnym poje\u017adzie elektrycznym system zarz\u0105dzania akumulatorem komunikuje si\u0119 za po\u015brednictwem magistrali CAN, przekazuj\u0105c dane do sterownika uk\u0142adu nap\u0119dowego pojazdu, a w wielu implementacjach do system\u00f3w telematycznych w chmurze. Jest to dojrza\u0142a, dobrze poznana technologia. Wi\u0119kszo\u015b\u0107 ram regulacyjnych dotycz\u0105cych bezpiecze\u0144stwa pojazd\u00f3w elektrycznych zak\u0142ada, \u017ce system zarz\u0105dzania akumulatorem jest czym\u015b oczywistym.<\/p>\n
Problem nie polega na tym, \u017ce systemy zarz\u0105dzania akumulatorami s\u0105 \u017ale zaprojektowane. Problem polega na tym, \u017ce zosta\u0142y one zaprojektowane w oparciu o stosunkowo w\u0105ski zestaw mierzalnych parametr\u00f3w napi\u0119cia i temperatury. Niestety samo napi\u0119cie i temperatura nie m\u00f3wi\u0105 wszystkiego o tym, co dzieje si\u0119 wewn\u0105trz akumulatora.<\/p>\n
Wi\u0119kszo\u015b\u0107 architektur system\u00f3w zarz\u0105dzania akumulatorami umieszcza czujniki temperatury w odst\u0119pach w ca\u0142ym pakiecie, zazwyczaj jeden czujnik na modu\u0142 lub nawet jeden na kilka ogniw. Oznacza to, \u017ce nieprawid\u0142owo dzia\u0142aj\u0105ce ogniwo znajduj\u0105ce si\u0119 pomi\u0119dzy dwoma punktami czujnik\u00f3w mo\u017ce do\u015bwiadczy\u0107 znacznego wzrostu temperatury, zanim jakikolwiek pomiar to wychwyci. W g\u0119sto upakowanych modu\u0142ach litowo-jonowych odleg\u0142o\u015b\u0107 mi\u0119dzy nieprawid\u0142owo dzia\u0142aj\u0105cym ogniwem a najbli\u017cszym czujnikiem temperatury mo\u017ce by\u0107 wystarczaj\u0105ca, aby zdarzenie termiczne nie zosta\u0142o wykryte.<\/p>\n
Wykrywanie wczesnej degradacji ogniw poprzez pomiary napi\u0119cia jest z natury trudne w konfiguracjach ogniw r\u00f3wnoleg\u0142ych. Gdy jedno ogniwo w grupie r\u00f3wnoleg\u0142ej zaczyna szwankowa\u0107, pozosta\u0142e ogniwa podtrzymuj\u0105 napi\u0119cie ko\u0144cowe ca\u0142ej grupy, maskuj\u0105c anomali\u0119. Zanim odchylenie napi\u0119cia stanie si\u0119 widoczne w systemie zarz\u0105dzania akumulatorem, uszkodzone ogniwo mo\u017ce by\u0107 ju\u017c w zaawansowanym stanie degradacji. W efekcie system zarz\u0105dzania akumulatorem mo\u017ce zosta\u0107 oszukany przez sam\u0105 architektur\u0119 pakietu, kt\u00f3ry chroni.<\/p>\n
Jednym z najwa\u017cniejszych ogranicze\u0144 konwencjonalnych system\u00f3w zarz\u0105dzania akumulatorami jest to, \u017ce nie maj\u0105 one mo\u017cliwo\u015bci wykrywania gaz\u00f3w emitowanych przez ogniwa akumulator\u00f3w, gdy zaczynaj\u0105 si\u0119 one odpowietrza\u0107. Wentylacja ogniw, czasami nazywana odgazowywaniem, jest najwcze\u015bniejsz\u0105 obserwowaln\u0105 oznak\u0105 niekontrolowanego wzrostu temperatury. Na kilka minut przed osi\u0105gni\u0119ciem przez ogniwo temperatury, kt\u00f3ra wywo\u0142uje po\u017car lub eksplozj\u0119, uwalnia ono lotne zwi\u0105zki organiczne (VOC), a w niekt\u00f3rych scenariuszach awarii tak\u017ce wod\u00f3r. Gazy te s\u0105 mierzalne i rozr\u00f3\u017cnialne. Konwencjonalny system zarz\u0105dzania akumulatorem nie jest w stanie ich zmierzy\u0107.<\/p>\n
Niezale\u017cne testy przeprowadzone przez Sandia National Laboratories wykaza\u0142y, \u017ce wykrywanie lotnych zwi\u0105zk\u00f3w organicznych mo\u017ce zapewni\u0107 ponad siedem minut ostrze\u017cenia przed niekontrolowanym wzrostem temperatury.<\/em><\/p>\n To siedmiominutowe okno ma ogromne znaczenie. Jest to r\u00f3\u017cnica mi\u0119dzy kontrolowanym wy\u0142\u0105czeniem systemu, bezpieczn\u0105 ewakuacj\u0105 pojazdu lub izolacj\u0105 obwodu a po\u017carem, kt\u00f3rego nie mo\u017cna powstrzyma\u0107. Globalne przepisy techniczne dotycz\u0105ce bezpiecze\u0144stwa pojazd\u00f3w elektrycznych (GTR20) wyra\u017anie odnosz\u0105 si\u0119 do potrzeby system\u00f3w wczesnego ostrzegania, kt\u00f3re umo\u017cliwiaj\u0105 bezpieczn\u0105 ewakuacj\u0119 pasa\u017cer\u00f3w. System zarz\u0105dzania wy\u0142\u0105cznie temperatur\u0105 akumulatora nie jest w stanie niezawodnie spe\u0142ni\u0107 tego wymogu.<\/p>\n Wnikanie wody jest powa\u017cnym zagro\u017ceniem dla trwa\u0142o\u015bci i bezpiecze\u0144stwa akumulatora. Wilgo\u0107 wewn\u0105trz akumulatora pogarsza izolacj\u0119 ogniw, sprzyja korozji i zwi\u0119ksza ryzyko zwar\u0107. W akumulatorach ch\u0142odzonych ciecz\u0105, kondensacja mo\u017ce tworzy\u0107 si\u0119 na wewn\u0119trznych komponentach, gdy temperatura p\u0142ynu ch\u0142odz\u0105cego spadnie poni\u017cej punktu rosy powietrza wewn\u0105trz obudowy, co jest szczeg\u00f3lnie prawdopodobne podczas zimnych rozruch\u00f3w lub po agresywnych cyklach ch\u0142odzenia. Konwencjonalne systemy zarz\u0105dzania akumulatorami nie maj\u0105 mo\u017cliwo\u015bci wykrywania wilgoci lub \u015bledzenia punktu rosy, pozostawiaj\u0105c ten tryb awarii ca\u0142kowicie bez monitorowania.<\/p>\n Gdy pojazd elektryczny bierze udzia\u0142 w kolizji, mechaniczna integralno\u015b\u0107 akumulatora jest natychmiast kwestionowana. Obecne systemy zarz\u0105dzania akumulatorami nie rejestruj\u0105 obci\u0105\u017ce\u0144 udarowych, jakich do\u015bwiadczy\u0142 akumulator. In\u017cynierowie, kt\u00f3rych zadaniem jest ocena stanu akumulatora po zdarzeniu, musz\u0105 polega\u0107 na ogl\u0119dzinach i, je\u015bli s\u0105 dost\u0119pne, danych telemetrycznych pojazdu, z kt\u00f3rych \u017caden nie zapewnia wiarygodnego obrazu tego, czy wewn\u0119trzna struktura akumulatora zosta\u0142a naruszona. Bez tych danych opcje s\u0105 ograniczone: z\u0142omowanie akumulatora lub zaakceptowanie nieznanego ryzyka.<\/p>\n Ka\u017cde z tych ogranicze\u0144 system\u00f3w zarz\u0105dzania akumulatorami z osobna stanowi luk\u0119 w monitorowaniu. \u0141\u0105cznie stanowi\u0105 one systemow\u0105 luk\u0119 w architekturze bezpiecze\u0144stwa akumulator\u00f3w litowo-jonowych, kt\u00f3ra ma realne konsekwencje dla producent\u00f3w pojazd\u00f3w elektrycznych, operator\u00f3w flot, integrator\u00f3w akumulator\u00f3w drugiego \u017cycia i u\u017cytkownik\u00f3w ko\u0144cowych.<\/p>\n Przypadki niekontrolowanego wzrostu temperatury w pojazdach elektrycznych ciesz\u0105 si\u0119 nieproporcjonalnie du\u017cym zainteresowaniem medi\u00f3w w stosunku do ich statystycznej cz\u0119stotliwo\u015bci. Jednak wp\u0142yw tego zainteresowania na adopcj\u0119 pojazd\u00f3w elektrycznych jest wymierny. Ka\u017cdy g\u0142o\u015bny po\u017car akumulatora zwi\u0119ksza sceptycyzm opinii publicznej co do bezpiecze\u0144stwa pojazd\u00f3w elektrycznych. Zdolno\u015b\u0107 bran\u017cy do wykazania, \u017ce zdarzenia termiczne s\u0105 wykrywalne, zanim stan\u0105 si\u0119 katastrofalne i \u017ce istniej\u0105 dane umo\u017cliwiaj\u0105ce odpowiedni\u0105 reakcj\u0119, nie jest jedynie kwesti\u0105 techniczn\u0105. Jest to kwestia handlowa i reputacyjna.<\/p>\n Dla rosn\u0105cego rynku akumulator\u00f3w drugiego \u017cycia luki s\u0105 r\u00f3wnie istotne. Akumulator EV przeznaczony do ponownego wykorzystania w stacjonarnym systemie magazynowania energii niesie ze sob\u0105 nieznan\u0105 histori\u0119. Bez szczeg\u00f3\u0142owego zapisu wstrz\u0105s\u00f3w, kt\u00f3re zaabsorbowa\u0142, warunk\u00f3w wilgotno\u015bci, w kt\u00f3rych dzia\u0142a\u0142, oraz zdarze\u0144 termicznych (nawet niewielkich), kt\u00f3rych m\u00f3g\u0142 do\u015bwiadczy\u0107, profil ryzyka tej baterii jest w du\u017cej mierze zgadywaniem. Powoduje to niezdecydowanie w ca\u0142ym \u0142a\u0144cuchu dostaw i ogranicza ekonomiczn\u0105 op\u0142acalno\u015b\u0107 cyrkularnych modeli baterii.<\/p>\n Czujnik Cell Guard firmy Metis Engineering zosta\u0142 opracowany specjalnie z my\u015bl\u0105 o monitorowaniu martwych punkt\u00f3w, kt\u00f3re pozostawiaj\u0105 otwarte konwencjonalne systemy zarz\u0105dzania akumulatorami. Zamiast zast\u0119powa\u0107 system zarz\u0105dzania bateri\u0105, Cell Guard dzia\u0142a obok niego, zapewniaj\u0105c dodatkow\u0105 warstw\u0119 danych \u015brodowiskowych i fizycznych, kt\u00f3rych same pomiary napi\u0119cia i temperatury nie s\u0105 w stanie dostarczy\u0107.<\/p>\n Cell Guard to kompaktowy, oparty na sieci CAN czujnik przeznaczony do instalacji w pobli\u017cu portu odpowietrzaj\u0105cego akumulatora lub obudowy magazynu energii. Z tej pozycji stale monitoruje lotne zwi\u0105zki organiczne (VOC), ci\u015bnienie bezwzgl\u0119dne, temperatur\u0119 powietrza, wilgotno\u015b\u0107 wzgl\u0119dn\u0105, punkt rosy, a w rozszerzonej konfiguracji tak\u017ce st\u0119\u017cenie wodoru. Opcjonalny trzyosiowy akcelerometr umo\u017cliwia rejestrowanie obci\u0105\u017ce\u0144 udarowych do 24G, w tym wielko\u015bci i czasu trwania ka\u017cdego uderzenia.<\/p>\n Ka\u017cdy z tych parametr\u00f3w bezpo\u015brednio odnosi si\u0119 do konkretnej luki w mo\u017cliwo\u015bciach konwencjonalnego systemu zarz\u0105dzania akumulatorem. Wykrywanie VOC zapewnia najwcze\u015bniejsze mo\u017cliwe ostrze\u017cenie o odpowietrzeniu ogniwa, wyzwalaj\u0105c alarm, gdy mo\u017cna jeszcze zapobiec niekontrolowanemu wzrostowi temperatury. Monitorowanie wilgotno\u015bci i punktu rosy sygnalizuje wnikanie wilgoci i ryzyko kondensacji, na kt\u00f3re nara\u017cone s\u0105 pakiety ch\u0142odzone ciecz\u0105. Dane dotycz\u0105ce wstrz\u0105s\u00f3w zapewniaj\u0105 weryfikowalny zapis napr\u0119\u017ce\u0144 mechanicznych, kt\u00f3rych do\u015bwiadczy\u0142 pakiet, informacje, kt\u00f3re s\u0105 bezcenne dla oceny po incydencie, odsprzeda\u017cy baterii i decyzji o zmianie przeznaczenia.<\/p>\n Cell Guard wykry\u0142 zdarzenie ucieczki termicznej w czasie poni\u017cej 60 sekund w niezale\u017cnych testach i dostarczy\u0142 dane ostrzegawcze umo\u017cliwiaj\u0105ce podj\u0119cie dzia\u0142a\u0144 ponad siedem minut wcze\u015bniej ni\u017c konkurencyjne technologie czujnik\u00f3w wykorzystuj\u0105ce wy\u0142\u0105cznie wykrywanie wodoru.<\/em><\/p>\n Ta niezale\u017cna walidacja, przeprowadzona przez Sandia National Laboratories i opublikowana w Journal of the Electrochemical Society, potwierdza to, co Metis Engineering zaprojektowa\u0142 Cell Guard, aby wykaza\u0107, \u017ce wykrywanie LZO jest znacznie skuteczniejsz\u0105 metod\u0105 wczesnego ostrzegania ni\u017c wykrywanie wodoru, w\u0142a\u015bnie dlatego, \u017ce LZO s\u0105 emitowane podczas fazy odpowietrzania ogniwa przed wytworzeniem wodoru i na d\u0142ugo przed osi\u0105gni\u0119ciem przez temperatur\u0119 progu katastrofalnej awarii.<\/p>\n Cell Guard zosta\u0142 r\u00f3wnie\u017c zaprojektowany z my\u015bl\u0105 o praktycznej integracji. Jego konfigurowalna pr\u0119dko\u015b\u0107 i adres magistrali CAN, z\u0142\u0105cze Molex Nano-Fit i kompaktowa obudowa pozwalaj\u0105 na instalacj\u0119 w nowych zestawach akumulator\u00f3w lub modernizacj\u0119 istniej\u0105cych architektur bez zak\u0142\u00f3cania konstrukcji zestawu lub przep\u0142ywu powietrza. Dzia\u0142a w trybie monitorowania o niskim poborze mocy, przesy\u0142aj\u0105c dane na magistral\u0119 CAN tylko wtedy, gdy zostanie przekroczony wst\u0119pnie ustawiony pr\u00f3g, minimalizuj\u0105c pob\u00f3r paso\u017cytniczy, zapewniaj\u0105c jednocze\u015bnie, \u017ce alerty s\u0105 generowane bez op\u00f3\u017anie\u0144, gdy maj\u0105 znaczenie.<\/p>\n Przypadki u\u017cycia Cell Guard obejmuj\u0105 ca\u0142y cykl \u017cycia akumulatora, od pierwszej instalacji do wdro\u017cenia w drugim cyklu \u017cycia. W pojazdach elektrycznych, w tym samochodach osobowych, autobusach komercyjnych, samolotach eVTOL, statkach morskich i platformach mikromobilno\u015bci, Cell Guard zapewnia funkcj\u0119 wczesnego ostrzegania, kt\u00f3ra umo\u017cliwia bezpieczn\u0105 ewakuacj\u0119 i kontrolowane wy\u0142\u0105czenie systemu przed wyst\u0105pieniem niekontrolowanego wzrostu temperatury.<\/p>\n W stacjonarnych systemach magazynowania energii, zar\u00f3wno w skali sieciowej, komercyjnej, jak i mieszkaniowej, Cell Guard zapewnia ci\u0105g\u0142y nadz\u00f3r \u015brodowiskowy w instalacjach o zmiennej temperaturze, gdzie konsekwencje niewykrytej wilgoci lub nagromadzenia gazu s\u0105 r\u00f3wnie powa\u017cne.<\/p>\n Dla rynku baterii drugiego \u017cycia, dane z akcelerometru i zapisy \u015brodowiskowe, kt\u00f3re Cell Guard gromadzi przez ca\u0142y okres eksploatacji baterii, s\u0105 bezpo\u015brednio zwi\u0105zane z wy\u0142aniaj\u0105c\u0105 si\u0119 koncepcj\u0105 paszportu baterii, identyfikowalnym, weryfikowalnym zapisem stanu baterii, kt\u00f3ry stanowi podstaw\u0119 pewnych decyzji dotycz\u0105cych zmiany przeznaczenia i odsprzeda\u017cy. Firma Allye Energy, kt\u00f3ra integruje ponownie wykorzystane zestawy akumulator\u00f3w EV z systemami magazynowania energii na skal\u0119 sieciow\u0105, wdro\u017cy\u0142a Cell Guard z akcelerometrem w\u0142a\u015bnie w celu spe\u0142nienia tego wymogu.<\/p>\n Cell Guard jest testowany i certyfikowany zgodnie z normami ISO Automotive, w tym ISO7637-2, ISO16750-2 i ISO16750-4, i jest montowany w Wielkiej Brytanii w warunkach jako\u015bciowych certyfikowanych przez ISO9001. Jest on obecnie wdra\u017cany w aplikacjach ASIL B w wielu programach OEM i Tier 1.<\/p>\n Systemy zarz\u0105dzania akumulatorami s\u0105 nieodzown\u0105 cz\u0119\u015bci\u0105 architektury bezpiecze\u0144stwa pojazd\u00f3w elektrycznych i ESS. Jednak za\u0142o\u017cenie, \u017ce sam system zarz\u0105dzania akumulatorem jest wystarczaj\u0105cy do ochrony zestawu akumulator\u00f3w litowo-jonowych przed wszystkimi mo\u017cliwymi do przewidzenia trybami awarii, nie jest ju\u017c mo\u017cliwe do utrzymania, bior\u0105c pod uwag\u0119 to, co wiemy o tym, jak post\u0119puje niekontrolowany wzrost temperatury, jak rozwijaj\u0105 si\u0119 uszkodzenia spowodowane wilgoci\u0105 i jak napr\u0119\u017cenia mechaniczne kumuluj\u0105 si\u0119 przez ca\u0142y okres eksploatacji akumulatora.<\/p>\n Cell Guard nie zast\u0119puje systemu zarz\u0105dzania bateri\u0105. Jest to warstwa uzupe\u0142niaj\u0105ca, kt\u00f3ra wype\u0142nia luki, kt\u00f3rych systemy zarz\u0105dzania akumulatorami nie s\u0105 w stanie rozwi\u0105za\u0107, zapewniaj\u0105c in\u017cynierom, operatorom flot i integratorom system\u00f3w dane potrzebne do wcze\u015bniejszego wykrywania problem\u00f3w, szybszego reagowania i podejmowania bardziej \u015bwiadomych decyzji dotycz\u0105cych stanu baterii od momentu wyprodukowania do ko\u0144ca okresu eksploatacji.<\/p>\n Dla organizacji zajmuj\u0105cych si\u0119 in\u017cynieri\u0105 lub obs\u0142ug\u0105 system\u00f3w akumulator\u00f3w litowo-jonowych pytanie nie brzmi ju\u017c, czy dodatkowe monitorowanie jest konieczne. Chodzi o to, kt\u00f3re parametry monitorowa\u0107 i jak najskuteczniej zintegrowa\u0107 t\u0119 funkcj\u0119 z istniej\u0105c\u0105 architektur\u0105 systemu. Cell Guard odpowiada na oba pytania.<\/p>\n Dowiedz si\u0119 wi\u0119cej<\/strong><\/p>\n Aby dowiedzie\u0107 si\u0119 wi\u0119cej o Cell Guard lub poprosi\u0107 o pr\u00f3bk\u0119 produktu, odwied\u017a stron\u0119 Cell Guard - Metis Engineering<\/a> lub skontaktowa\u0107 si\u0119 z zespo\u0142em Metis Engineering pod adresem info@metisengineering.com<\/a><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Battery management systems (BMS) are the cornerstone of modern electric vehicle and energy storage safety. They monitor cell voltages, regulate charging and discharging, balance cell […]<\/p>\n","protected":false},"author":21,"featured_media":3908,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[226],"tags":[],"class_list":["post-3906","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-reference"],"acf":[],"yoast_head":"\nBrak monitorowania wilgotno\u015bci<\/strong><\/h1>\n
Brak nagrywania uderze\u0144 lub wstrz\u0105s\u00f3w<\/strong><\/h1>\n
Zagro\u017cenia powodowane przez te luki<\/strong><\/h2>\n
Zamykanie luk: Rola Cell Guard<\/strong><\/h2>\n
Aplikacje w ca\u0142ym cyklu \u017cycia baterii<\/strong><\/h2>\n
Pe\u0142niejszy obraz stanu baterii<\/strong><\/h2>\n