Batterieausfällen vorbeugen

Battery burnWiederaufladbare Batterien werden heute in vielen Anwendungen eingesetzt, die von der Stromversorgung von Mobiltelefonen bis hin zur Notstromversorgung für Telekommunikations- und Industrieanlagen reichen.
Batterieausfälle können Sicherheitsbedenken aufwerfen und zum Ausfall kritischer Geräte führen.
Bekannte Beispiele sind das Samsung Galaxy Note 7 und die Boeing 787 Dreamliner, jedoch sind viele ähnliche Vorfälle in verschiedenen Branchen aufgetreten.
Gemäß der Failure Modes Database beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass ein Batterieausfall auf einen Kurzschluss zurückzuführen ist, 2,91 TP2T, und die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls aufgrund einer Batteriedehnung beträgt 3,11 TP2T. Diese Ausfallarten können eine Explosion verursachen.
Daher ist es wichtig, Batterien gemäß den Empfehlungen des Herstellers zu installieren und zu handhaben.
Unglücklicherweise können selbst bei ordnungsgemäß installierten Batterien falsche Ausfälle auftreten. Dies wirft die Frage auf:

 

Wie berechnet man die Batterieausfallrate?

Die Berechnung der Batterieausfallrate ist nicht so einfach wie die Berechnung einer Widerstandsausfallrate. Während bei elektronischen Standardgeräten eine konstante Ausfallrate angenommen wird, altern Batterien bekanntermaßen. Das bedeutet, dass die Ausfallrate mit der Zeit zunimmt. Zur Modellierung der Batteriealterung wird üblicherweise eine Weibull-Verteilung verwendet.

Beispiel:

Betrachten Sie eine Batterie mit dem Weibull-Formparameter β=5 und MTBF=100.000 Betriebsstunden.
Die Ausfallrate folgt folgender Kurve:

Battery failure rate example

Wie kann die Batterieausfallrate reduziert werden?

Um die Ausfallrate ausreichend niedrig zu halten, wird ein regelmäßiger Batteriewechsel empfohlen. Tauschen Sie die Batterie beispielsweise alle 20.000 Stunden aus. Die folgende Kurve zeigt die Ausfallrate bei periodischem Batteriewechsel:

Battery maintenance - periodic replacement

Die effektive konstante Ausfallrate, die die gleiche Ausfallwahrscheinlichkeit wie im obigen Fall nach 20.000 Stunden ergibt, beträgt 1,044e-8 (1/Stunde), und die effektive MTBF beträgt 95.778.382 Stunden, dh die MTBF erhöht sich um den Faktor 957,783!

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