Amikor a 48 voltos akkumulátorok biztonságáról van szó, három fő tanúsítási szabvány határozza meg az elvárásokat. Az UL 2271 szabvány azt vizsgálja, hogy ezek az akkumulátorok tudják-e tartani a tüzet, és megfelelő elektromos elválasztást biztosítanak-e például kerekesszékekben vagy robogókban történő használat során. Ezt úgy tesztelik, hogy az akkumulátorokat összenyomják, víz alá merítik, illetve extrém hőmérsékleteknek teszik ki őket. A másik szabvány az UN38.3, amely minden esetben kötelező, amikor ezeket az akkumulátorokat bárhol szállítani kell. Ez a szabvány azt garantálja, hogy az akkumulátorok stabilak maradjanak akkor is, amikor repülők felszállnak és leszállnak, erős közlekedési rezgések hatnak rájuk, vagy ha véletlenül külső rövidrezárást szenvednek. Az IEC 62133 szabvány kifejezetten hordozható eszközökre koncentrál, és azt vizsgálja, hogyan viselkednek az akkumulátorok túltöltés, helytelen kisütés, valamint ismétlődő felmelegedés és lehűlés során. Ezek a három szabvány együtt működnek, mint egy biztonsági háromszög, így bizalmat adnak gyártóknak és fogyasztóknak egyaránt abban, hogy a 48 V-os akkumulátoros termékek különböző használati körülmények között is teljesítik a lényeges biztonsági követelményeket.
| Igazolás | Kulcsfontosságú érvényesítési fókusz | Teszt paraméterek |
|---|---|---|
| UL 2271 | Tűz/villamos kockázat | Összenyomódás, túltöltés, hőfutás |
| UN38.3 | Szállítási biztonság | Rezgés, magassági helyzet, rövidzárlat |
| IEC 62133 | Hordozható használat biztonsága | Hőmérséklet-ciklus, kényszerített kisütés |
Ezek a szabványok 32%-kal csökkentik a terepi meghibásodások kockázatát a 2023-as akkumulátor-biztonsági elemzések szerint.
Míg az akkumulátorok sikeresen teljesítik a minősítési teszteket tiszta laboratóriumi körülmények között, valójában az számít, hogyan birkóznak meg a hőmérséklettel a valós körülmények között. Egy 48 voltos akkumulátor hűtőrendszerének terve döntő fontosságú a tartós teljesítmény szempontjából változó terhelések mellett. Akár speciális halmazállapot-változtató anyagokat, akár hagyományos folyadékhűtést használnak a gyártók, ezek a döntések befolyásolják, mennyi ideig szolgál az akkumulátor cserére szorulás nélkül. A megfelelő hőkezelés megakadályozza a termikus végfutásnak nevezett veszélyes helyzeteket, amelyek a mai napig a legtöbb lítium-akkumulátor-probléma okozói. A 2024-es Energia-tárolási Ipari Jelentés legfrissebb adatai szerint a biztonsági problémák körülbelül háromnegyede pontosan ebből adódik. Az olyan akkumulátorok, amelyek beépített hőmérséklet-figyelést és valamilyen passzív hűtési módot is tartalmaznak, hosszú távon jobban teljesítenek. Ezek a rendszerek akkor is képesek a hőmérsékletet biztonságos határokon belül tartani, ha ismételt gyorstöltés történik. Mérnökök számtalan órát töltnek azzal, hogy a teoretikus szabványok valódi terepi alkalmazásokban is érvényesüljenek.
Amikor a vállalatok függőlegesen integrálják műveleteiket, jobb ellenőrzést nyernek fontos lépéseken, például a cellák minősítésén és az akkumulátor-kezelő rendszerek fejlesztésén. Azok a gyárak, amelyek mesterséges intelligenciát használnak a cellák egymáshoz illesztésére, általában körülbelül 3%-os kapacitáskülönbséget tapasztalnak az egyes cellák között. Ez jóval alacsonyabb, mint amit a legtöbb gyártó tapasztal, amikor ezeket a feladatokat kiszervezi, ahol a különbség gyakran 15–20% körüli. Ennek a pontosságnak és a speciális BMS-szoftvernek a kombinációja, amely figyelemmel kíséri az egyes cellák feszültségszintjét és hőmérséklet-változásait, körülbelül 37%-kal csökkenti az akkumulátorcsomag szintjén fellépő teljesítménykülönbségeket – ezt a 2023-as Akkumulátor-kutatási Intézet kutatása erősíti meg. A nyomásszabályozó rendszerek a blokk szintjén is segítenek csökkenteni a hőtágulás okozta elhasználódási problémákat, ami jelentős szerepet játszik abban, hogy mennyire tartós az akkumulátor töltési ciklusok során.
A kiterjedt érvényesítési protokollok gyorsított teszteléssel szimulálják a működést évtizedeken keresztül:
A vezető gyártók belső adatai szerint a függőlegesen integrált létesítmények négyszer korábban észlelik a hibamódokat, mint a külső tesztelők, ami 95%-kal magasabb megbízhatóságot eredményez missziólétfontosságú alkalmazásokban, például távközlési tartalékrendszerekben.
Az, hogy mennyire rugalmasak a protokollok, mindenben döntő fontosságú, amikor a 48V-os akkumulátorokat megfelelően működtetni kell az OEM rendszerekben. Itt jönnek képbe a leggyakrabban használt iparági kommunikációs módszerek. A CANbus kezeli az autóipari megbízhatósági igényeket, a Modbus jól működik ipari vezérlési alkalmazásokban, míg az SMBus gondoskodik a töltöttségi állapot nyomon követéséről. Ezek a különböző protokollok fontos információkat küldenek vissza és előre az akkumulátorcsomagok és a hozzájuk csatlakoztatott eszközök között. Megosztják például a feszültségértékeket, hőmérséklet-méréseket, valamint azt, hogy hányszor lett feltöltve és lemerítve az akkumulátor. A rendszerek ez alapján finomhangolhatják a töltési folyamatot, és elkerülhetik a veszélyes helyzeteket, mint például a termikus futótűz. Amikor a gyártók nem építik be ezeket a protokollokat közvetlenül az akkumulátor tervezésébe, kénytelenek drága harmadik féltől származó megoldásokra támaszkodni, csak hogy minden eszköz együtt tudjon működni. Egy tavaly a Journal of Power Electronics című folyóiratban megjelent kutatás szerint ez körülbelül 40%-kal növeli azoknak a pontoknak a számát, ahol valami hibásan alakulhat. A szoftverkompatibilitáson túl mechanikai szempontok is vannak. A moduláris kialakítás segít az akkumulátorok behelyezésében szűk helyekre különböző alkalmazásokban, elektromos autóktól egészen háztartási vagy vállalkozások számára szolgáló energiatároló rendszerekig. A két szempont kombinálása körülbelül 30%-kal csökkenti az integrációs időt, ami nagyon fontos, hiszen senki sem szeretné, ha az akkumulátora használaton kívül maradna, miközben a mérnökök kitalálják, hogyan illeszthető össze a meglévő berendezésekkel.
Amikor a 48V-os akkumulátorokat vizsgáljuk, gyakran csak az árcédulát hasonlítják össze, anélkül hogy figyelembe vennék, valójában mennyibe kerülnek hosszú távon. A kisütési mélység (DoD) mutató megmutatja, hogy egy ciklus során mennyi energiát tudunk ténylegesen felhasználni, ami nagy jelentőséggel bír, amikor a gyártók például „3000-nél több ciklus 80% DoD mellett” típusú állításokat tesznek. Nézzük meg ezt gyakorlatban. Egy körülbelül 1200 dollárba kerülő lítiumos akkumulátor, amely 3000 ciklusig tart, ciklusként kb. 40 centbe kerül. Ehhez képest egy olcsóbb, 600 dolláros ólom-savas akkumulátor, amely csupán 800 ciklusig tart, ciklusként közel 75 centbe kerül. Ez azt jelenti, hogy a működtetési költségek majdnem 90%-kal emelkednek ezen ciklusok alatt. Amikor egy elektromos járműflottában tíz éven keresztül alkalmazzák ezeket, a kis különbségek komoly mértékben összeadódnak, mivel a lítiumos akkumulátorok egyszerűen hosszabb ideig tartanak kicserélés nélkül. Emellett a karbantartást is figyelembe kell venni. A lítiumos akkumulátoroknak kb. 90%-kal kevesebb figyelmet kell szentelni, mint az ólom-savas társaiknak. És ne feledkezzünk meg az energiahatékonysági veszteségekről sem. A lítiumos akkumulátorok töltés és kisütés közben 15–30 százalékkal kevesebb energiát veszítenek el, más megoldásokhoz képest. Mindezek a tényezők együtt mutatják, hogy miért gazdaságosabb a 48V-os lítiumos rendszerekbe befektetni, annak ellenére, hogy kezdetben magasabb az áruk.
EN