Batteri pålitlighet

Pålitlighet, felvärde och MTBF

Varje enskild cell i dagens VRLA batterier kan ha en pålitlighet på 0.995, eller 99.5% över dess normala livslängd, det kan till exempel vara 10 år.

Pålitlighet betyder i det här fallet, sannolikheten för enheten att fungera utan några fel under en specifik tidslinje. Om pålitligheten är 1.0 kan enheten fungera under hela dess normala livslängd med absolut säkerhet.

Felvärde är sannolikheten för enheten att gå sönder eller att ett fel upptäcks under en specifik tid;
Felvärde = (1 - Reliability)
VRLA cellerna nämnda ovan har ett felvärde på of 0.005, eller 0.5%, under loppet av 10 år.

För elektroniska komponenter och kompletta system, till exempel likström eller UPS anläggningar, används termen MTBF för att förklara pålitlighet.
En högkvalitativ likström kan ha en specifik MTBF på 46 år.
Ett typisk UPS system kan ha en specifik MTBF på 17 år.

MTBF är INTE ett begrepp på uppskattad livstid. MTBF står för “Mean Time Between Failure”. Anta att UPS:en har en användbar livstid på 20 år, i genomsnitt kommer en att gå sönder per år om du har 17 UPS:er.

Pålitligheten ( R ) under en 10 årsperiod ( T ) av en UPS med en MTBF på 17 år är lika med: R = e^(-t/MTBF) = e^(-10/17) = 0.56, or 56%
Det finns 44% att UPS'en går sönder under VRLA cellens livstid.

Sannolikheten för att den specifika cellen överlever hela sitt liv är 99.5%. Så, eftersom att en batterigren innehåller 200 celler i serier, är hela batterigrenens pålitlighet är endast 0.995^200 = 0.37, or 37%. Chansen för att batteriet går sönder under sin livstid på 10 år är 63%.

Förutom att MTBF räknat från varje individuell VRLA cell kan räknas ut så här:;
MTBF.cell = (-10) / ln(0.995) = 1995 år (!),
för att räkna ut MTBF utifrån hela batterigrenen ser det ut så här:
MTBF.string = (-10) / ln(0.995^200) = 10 år.

Parallella celler med elektroniska komponenter

Anta att någon skulle vilja sammanföra några elektroniska enheter, till exempel en voltmeter, equalizer (=utjämnare) osv. till varje cell i ett batteri, därmed skulle pålitligheten av varje cell bli beroende av den sammanförda enheten, och att denna nya enhet har en specifik MTBF på 10 år.

Pålitligheten under en 10 årsperiod för varje enhet är: e^(-10/MTBF) = 0.37. Det betyder att chansen för en enhet att överleva i 10 år är 37%.
Felfrekvens för en enhet är (1 - 0.37) = 0.63, eller 67% var 10:e år.

I det här exemplet är MTBF av varje sammansluten enhet samma som MTBF för en hel batterigren på 200 celler.

Pålitligheten, eller sannolikheten, för en batterigren att fungera utan fel under 10 år, avgörs via ett nummer av sammanslutna elektroniska enheter som följer.

Sammanfattning

• MTBF när det gäller en normal battericell är 2000 år.
• MTBF när det gäller högkvalitativa elektroniska enheter är 10 år.
• Att äventyra battericellerna genom att lita på elektroniska enheter kopplade till batteriet är riskabelt.

Referenser

1. Wikipedia − Mean time between failures
2. Pro-face America − MTBF vs. Reliability
3. Vicor − Reliability and MTBF Overview
4. McDowall, Jim, (2005), Lies, damned lies and statistics: the statistical treatment of battery failures, Battcon 2005, McDowallPaper2005.pdf