尽管智能电池自20世纪90年代中期就已投入使用,它们仍表现得如同一个"黑匣子",不与外界沟通。设备制造商继续要求根据日期标记更换电池,而非参考电池内更相关的FCC信息。因此昂贵的电池组每2-3年就被丢弃,未能充分利用锂离子电池5年的预期寿命。
一个提供便捷电池信息的新领域正在开启。电池解析器(由Cadex开发)通过获取电池固有数据来揭示功能状态(SoF),从而在用户与电池之间建立通信。如图所示的鱼缸图标图1包含充电环指示充电状态和状态顶盖带有 PASS、CHARGE、CHECK 和 FAIL 消息。状态顶盖还展示了能量存储能力以及电池衰减向通过/失败根据使用情况和年限。
图1:Fishbowl图标通过以下状态消息一目了然地显示电池功能状态[1]
PASS表示电量充足;当电量低于充电警报时,SoC CHARGE提示需要充电后再使用。CHECK包含电池组失衡、最大误差过高、内阻升高等情况。FAIL则暗示容量衰减、超出日历日期或超过预设循环次数。
电池状态指示器必须将荷电状态(SoC)和容量分开,并将它们视为不相关的实体。虽然低荷电状态的电池可以充电,但容量损失是永久性的,并预示着电池寿命的终结。这种状况通过鱼缸顶部逼近的黑色顶栏来展示。在具备触摸屏的设备上按压状态穹顶,可以显示可能存在的缺陷,以及与电池型号、规格、序列号和生产日期相关的信息。用户可以更改鱼缸的设置。
将电池测试结果存储在基于云的数据库中,可以全面掌握整个电池车队的位置、应用、性能及服务需求情况。这得益于智能电池中包含的序列号和生产日期信息。要检查需要更换的电池,操作员只需调出那些容量已降至80%以下或使用年限超过(例如)5年的电池组即可。
操作员还可以通过列出充电前备用容量不足10%的所有电池来验证荷电状态(SoC)。备用容量不足可能导致在交通高峰期或紧急情况下发生故障。如果备用容量持续偏低,应提高通过/失败的目标容量阈值以增加备用容量。另一方面,如果大多数电池在执行完长时间任务或经过一整天后仍能保持40%的容量,那么在不影响可靠性的前提下,可以降低目标容量阈值。
电池分析仪在可靠性和经济性之间找到了最佳平衡点。它能充分利用每块电池的使用寿命,提高系统可靠性,从而减少对环境的污染并降低运营成本。此外,由于电池成为可控部件,送往维修的设备数量也有所减少。
在美国一家拥有340张床位的医院中,使用电池分析节省了成本。当根据日期戳方法更换患者监护仪电池的费用达到56,000美元时,主管提出异议,并要求使用电池分析仪对电池组进行检查。检查结果显示大多数电池状况良好,预算因此降至11,000美元。
军事是电池分析将发挥作用的另一个应用领域。现代士兵携带无线电、GPS设备、智能手机、夜视镜、红外瞄准镜、手电筒和反简易爆炸装置(IED)装备。这大约需要七种不同类型的电池,每种电池在72小时的任务中需要10组,每名士兵的总重量约为9公斤(20磅)。电池已成为仅次于弹药的第二大开支。通过维护计划可以降低这一成本,否则士兵很快就会像携带石头一样携带电池,正如图2所展示的那样。
图2:士兵搬运岩石而非电池 [1]
维护可防止劣质电池混入军用武器库。智能电池的数字健康状态可在几秒钟内完成验证,或在每次充电时记录。
Battery Parser 的其他应用包括无人机和机器人。无人机对电池要求极高,重负载会导致循环寿命短于预期。电池维护至关重要,以防在需要二次着陆时,昂贵的飞行器因电池问题坠毁。(另见BU-504:如何验证电池容量是否充足)
利用 Battery Parser 进行电池维护,最好将其集成到电池充电器中。此类系统可在每次充电时显示容量。或者,快速插入即可在使用前查看电池状态。了解每块电池的性能,可根据可用能源规划任务,减少意外事件。
通过无线连接云端,可实现集体电池管理,每次充电都能实时更新信息。这打造了最透明的电池管理系统之一,无需额外物流支持。只需轻点手指,电池状态即可在电脑或智能手机上显示。
具备性能评估功能的智能电池和充电器进一步协助将电池按性能分组:容量为90%-100%的A级电池可用于关键任务,容量为80%-90%的B级电池适用于日常使用,而容量为70%-80%的C级电池可作为备用或用于短途出行。全面掌控电池车队能提升可靠性、简化物流,并保护环境,因为每块电池都能被充分利用至其完整使用寿命。
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