Prevenir fallas en la batería

Battery burnLas baterías recargables se utilizan hoy en día en muchas aplicaciones que van desde alimentar teléfonos celulares personales hasta energía de respaldo para equipos industriales y de telecomunicaciones.
Las fallas de la batería pueden plantear problemas de seguridad y provocar la falla de equipos críticos.
Ejemplos conocidos son el Samsung Galaxy note 7 y el Boeing 787 Dreamliner, sin embargo, han ocurrido muchos incidentes similares en varias industrias.
De acuerdo con la base de datos de modos de falla, la probabilidad de que una falla de la batería se deba a un cortocircuito es 2.9%, y la probabilidad de falla debido a la expansión de la batería es 3.1%. Estos modos de falla tienen el potencial de causar una explosión.
Por lo tanto, es importante instalar y manipular las baterías de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.
Desafortunadamente, pueden ocurrir fallas falsas incluso si las baterías están instaladas correctamente. Esto plantea la pregunta:

 

¿Cómo calcular la tasa de falla de la batería?

Calcular la tasa de falla de la batería no es tan simple como calcular la tasa de falla de la resistencia. Si bien se supone que el equipo electrónico estándar tiene una tasa de fallas constante, se sabe que las baterías envejecen. Esto significa que la tasa de fracaso aumenta con el tiempo. Una distribución de Weibull se usa generalmente para modelar el envejecimiento de la batería.

Ejemplo:

Considere una batería con parámetro de forma de Weibull β=5 y MTBF=100,000 horas de operación.
La tasa de fracaso sigue la siguiente curva:

Battery failure rate example

¿Cómo reducir la tasa de falla de la batería?

Para mantener la tasa de fallas lo suficientemente baja, se recomienda el reemplazo periódico de la batería. Por ejemplo, reemplace la batería cada 20 000 horas. La siguiente curva presenta la tasa de falla con el reemplazo periódico de la batería:

Battery maintenance - periodic replacement

La tasa de falla constante efectiva que da la misma probabilidad de falla que en el caso anterior después de 20,000 horas es 1.044e-8 (1/hora), y el MTBF efectivo es 95,778,382 horas, es decir, ¡el MTBF aumentó en un factor de 957,783!

BQR proporciona software y servicios profesionales para análisis de seguridad y confiabilidad.
Para más información: