Akkumulátorok State Of Health állapotbecslése biztonságkritikus rendszerek esetében
A villamos energiatárolás univerzális megvalósítása egy a jövőbe mutató innovatív kihívás, amely a jelenben számos kérdést hordoz magában. A mai technológiai lehetőségeket figyelembe véve az ipar az akkumulátorokra támaszkodik elsődlegesen energiatárolás szempontjából, amelynek következtében felhasználásuk egyre elterjedtebbé válik.
Az elterjedtebb felhasználásnak köszönhetően megjelentek olyan biztonságkritikus rendszerek, amelyek energiaellátása akkumulátorról biztosított. Vegyük példaként egy repülőgép alrendszerét ellátó akkumulátort, amelynek a rendszert akkor is táplálnia kell, amikor adott körülmények között a repülőgép nem képes elektromos áram előállítására az alrendszer számára. Az effajta akkumulátorok töltöttségi szintjét célszerű közel maximális szinten tartani, ezért a State of Health (SoH), vagyis az egészségi állapot megállapítása nehézséget jelent. Az egészségi állapot a funkcionalitás, vagyis a State of Function (SoF) egy meghatározó paramétere, aminek pontos ismerete elengedhetetlen egy biztonságkritikus rendszer akkumulátorról való biztonságos üzemeltetése során. Az SoF paraméter minden esetben a felhasználáshoz egyedileg definiált paraméter, amely megmutatja, hogy az akkumulátor, mint energiaforrás milyen mértékben képes elegendő energiát biztosítani az adott funkció fenntartásához.
Az SoH paraméter elárulja azt, hogy az akkumulátor mikor jár az élettartama végén és igényel helyettesítést. Az SoH-t több az akkumulátorra egyéni jellemző befolyásolja, mint a belső impedancia növekedése az idővel, vagy a töltést felvevő-, illetve tároló képesség. Az egyik legelterjedtebb és legegyszerűbb módszer az SoH meghatározására a kapacitáscsökkenés mérése, amelyhez az akkumulátor teljes kisütése szükséges. Ez a módszer a biztonságkritikus rendszerek esetében nem kivitelezhető, mivel az akkumulátor nem süthető ki tetszőleges mélységig. Jelen tanulmány célja egy olyan metódus bemutatása, amely egyszerűen, alacsony számításigénnyel képes egy biztonságkritikus rendszert ellátó akkumulátor SoH paraméterét megbecsülni magas pontosság mellett. Az eljárás empirikus méréseken alapszik, amely későbbi továbbfejlesztés céljából sztochasztikus algoritmusokkal optimalizálható. Az eljárással szembeni elvárás, hogy a kapott eredmény SoF számításához felhasználható legyen és tudományos helytállósága mellett ipari, valós környezetben is implementálható legyen. A kísérletekhez ólomsavas akkumulátorok kerültek megvizsgálásra, mivel kedvező áruk és robosztusságuknak köszönhetően széleskörben alkalmazhatóak, aminek eredményeképpen a következő évtizedekben is meghatározó energiatároló szerepet fognak betölteni. Az eljárás elsősorban ólomsavas AGM (Absorbent Glass Mat) típusú akkumulátorokhoz készült, azonban némi módosítással más akkumulátor típusokra is alkalmazható. Az eljárás alapvető célja feltérképezni az öregedésből eredő ellenállás változást, és azt felhasználva becslést adni az egészségi állapotra.
szerző
-
Czibere Szilárd
Villamosmérnöki szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Hartmann Bálint
Egyetemi docens, Villamos Energetika Tanszék