Сегодняшние более сложные транспортные средства требуют больше энергии, чем традиционные химические батареи Pb-кислоты.
ALEX BYNUM, директор по продажам Space & Defense, Saft, www.saftbatteries.com
Современные военные транспортные средства, предназначенные для нового поколения боевых действий, несут больше электроники и компонентов с механическим приводом, чем когда-либо прежде. Раньше боевые и вспомогательные транспортные средства требовали достаточной мощности для радиостанций и электронных систем, которые могли работать в течение коротких периодов времени без запуска двигателя. Сегодняшние более сложные транспортные средства (см. Рис.1) оснащены датчиками, глушителями, коммуникациями, средствами управления, приводами, оптикой и системами вооружения, требующими больше энергии, чем может обеспечить традиционная химия Pb-кислоты.
Рисунок 1: Требования к военным транспортным средствам сильно изменились с десятилетий назад на сегодняшние транспортные средства, которые несут гораздо больше электроники и компонентов с электроприводом, чем раньше.
По сути, новые и новые автомобили нового поколения должны функционировать как мобильные электростанции. Способность генерировать значительные объемы электроэнергии имеет решающее значение для полного спектра технологий современных тактических, боевых, промышленных и гибридных автомобилей. Потребности современного поля битвы заставляют разработчиков электроники переоценивать встроенную энергетическую архитектуру и то, как постоянно растут все датчики, системы управления и системы связи каждого автомобиля. В частности, они оценивают эффективность устаревших свинцово-кислотных батарей 6T (Pb-acid).
Формат батареи НАТО 6T, самая распространенная батарея, используемая в военных транспортных средствах по всему миру, часто состоит из 28-Vdc-батарей с двумя свинцово-кислотными батареями 12-Vdc, последовательно соединенными для наземных транспортных средств. Батареи первоначально использовались только для пуска, освещения и зажигания (SLI), но по мере увеличения сложности интегрированных систем транспортных средств автомобильные батареи также использовались для обеспечения более высоких нагрузок мощности и циклического использования на глубине разгрузки до 80 процентов.
Повышенная деформация на свинцово-кислотных батареях 6Т может привести к преждевременному отказу вследствие чрезмерного разряда, неправильной зарядки и экстремальных внутренних температур. В свою очередь, военные операторы должны часто запасать и заменять батареи, что приводит к снижению надежности и снижению доверия со стороны войск во время приложений с глубоким циклом. Еще одним недостатком является то, что состояние заряда (SOC) / состояние здоровья (SOH) трудно обнаружить, что может привести к неожиданным потерям мощности, что приведет к сбоям запуска двигателя, невозможности выполнения миссий и увеличению опасности для солдат.
Хорошей новостью является то, что достижения в технологии литиево-ионных аккумуляторов (см. Рис.2) создали новые возможности для разработки инновационных решений в области энергетики, способных отбросить устаревшие технологии и химию в сторону, позволяя инженерам исследовать новые возможности со своими бортовыми конструкций.
Рисунок 2: Сравнение свинцово-кислотных волокон 6Т и передовых литий-ионных аккумуляторных технологий, таких как Saft Xcelion.
Усовершенствованная технология литий-ионных технологий дает много преимуществ по сравнению с свинцово-кислотной, такой как более длительный срок службы, более легкий вес, более высокая плотность энергии и более низкая общая стоимость владения. Значительно более длительный срок службы батареи значительно расширяет возможности современных военных автомобилей, поддерживает расширенные бесшумные часы (режим отключения двигателя) и множество технологий на автомобиле, работающем от аккумулятора.
Что может быть самым обнадеживающим, связанным с адаптированием существующих автомобилей к литий-ионному аккумулятору, является заменяющим компонентом для замены многих литий-ионных аккумуляторов. Например, Xcelion 6T от Saft, например (см. Рис.3), имеет те же физические размеры, что и унаследованные свинцово-кислотные батареи, для легкой замены и интеграции во все военные транспортные средства.
Рисунок 3: Saft Xcelion 6T является заменой для старых свинцово-кислотных батарей.
Одна литий-ионная батарея обеспечивает эквивалент мощности двух свинцово-кислотных батарей на четверть веса и половину объема при большей мощности и плотности энергии. Запатентованная технология Super-Phosphate системы Saft идеально подходит для высокопроизводительных военных применений и высокого уровня безопасности, обеспечивая питание для запуска, освещения и зажигания, а также критически важных для безопасности устройств, таких как датчики, помехи, средства связи и управления.
Он также имеет доступную коммуникацию CANBus, которая передает жизненно важную информацию, включая состояние заряда (SOC), состояние здоровья (SOH), напряжение на ячейке, температуру и диагностику батареи. Наличие постоянной и непрерывной диагностики в реальном времени устраняет неопределенности, часто связанные с Pb-кислотными батареями, критическое тактическое и психологическое преимущество перед и во время любой миссии.
Другие функции Xcelion 6T гарантируют, что всегда будет достаточная оставшаяся мощность для запуска двигателя, что гарантирует возможность выхода из строя, когда это необходимо, даже при чрезвычайно низких температурах. Батарея управляет энергией заряда, чтобы сохранить максимальный срок службы. При низких температурах аккумулятор автоматически подключается к встроенным нагревателям для оптимальной зарядки. Battle Override, команда, которая может быть отправлена на аккумулятор в аварийной ситуации, позволяет выполнять сброс даже при нормальных условиях, чтобы предотвратить его, обеспечивая страховку, что батарея - независимо от условия - может выполнять, когда это необходимо.
В дополнение к повышенным преимуществам производительности литий-ионные энергосистемы оказались успешными в снижении общей стоимости владения военными транспортными средствами. Литий-ионные аккумуляторные батареи уменьшают нагрузку на логистику для укладки, транспортировки и распределения запасных батарей. Это означает более чем 200 миллионов долларов потенциальной экономии общей стоимости владения для парка 20 000 автомобилей в течение 20-летней жизни. Благодаря рыночному размеру 700 000 свинцово-кислотных батарей, ежегодно приобретаемых военными, широко распространенное применение технологии Li-ion может привести к огромной экономии средств конечным пользователям.
В то же время масштабы и масштабы военного рынка США и перспектива сквозного перехода на новый класс батарей представляют собой проблему. До сих пор издержки производства ограничивали доступность и оптовую интеграцию превосходных литий-ионных систем. Но это меняется.
Запуск Xcelion 6T сигнализирует о завершении двухлетней программы индустриализации, в которой Saft успешно сократила стоимость своего литий-ионного раствора, чтобы увеличить его коммерциализацию и создать универсальный готовый продукт. Xcelion 6T завершил все квалификационные испытания, включая сертификацию транспорта ООН, и теперь имеет номер запаса НАТО. Батарея была выбрана для Thales Hawkei, нового легкового автомобиля. В первом квартале 2015 года Saft поставил батареи Xcelion для прототипа Hawkei. В четвертом квартале 2015 года он будет проходить сертификационные испытания ВМФ.
Экономичное массовое производство литий-ионных аккумуляторов ознаменует изменение климата в производительности, надежности и безопасности современных военных наземных транспортных средств. Наряду с передовыми результатами, логистические издержки будут значительно сокращены. Инженеры приветствуют появление этой новой технологии батареи, а также военный и обслуживающий персонал, предназначенный для защиты.
ALEX BYNUM, директор по продажам Space & Defense, Saft, www.saftbatteries.com