Calculatur del temp de carica de la bateria: quant temp per carica cumpletament

Son entrad in quest setur chi per la purta de drè. Cumenzà cuma imprenditur eletrich che faseva i migliurament di panei per i magasin, g’ho continuà a vèss fatt di dumandi sü la bateria che pudevi minga rispunt, a la fin g’ho finì per spend püsee de temp ai sistèm de alimentaziun che ai cablagg. L’era el 2016. Vòtt an dopu g’ho tuccà forsi 400 installaziun de bateri de carrell elevatur en tüt el Midwest e el Sud-est, per la magiur part di cunversiun de plomb-acid a litio.

 

La dumanda del temp de carica la se presenta en quasi tüt i telefonà de vendita. I diretur de la flotta vœuren un numer. "Quant temp de cargar?" Dumanda facil, risposta cumplicada. La furmula rapida che tüt duperan en linea la te purtarà in del parco, ma g’ho vist che la stess furmula la causa un errur de 340.000 dolar in una strutura de cunservaziun a frècc a Indianapolis. G’han dimensiunà luur infrastrütura de carica sü la bas di nümer teorich, e dopu g’han descuvert che i luur temp de carica real sun stà del 40% püsee luungh perché nissun g’ha tegnü cunt de la temperadüra ambient de 2 grad in de la luur area de stabilizaziun del cungeladur. G’he sun voruu vòtt mes per avegh l’aprovaziun del bilanci per l’agiornament eletric che g’havarian dovuu fà fin dal principi.

 

Donca permett-m de vardar travers chel che importa per i calcul del temp de carica e, ancamò püsee impurtant, chel che significan i nümer per la vòstra decisiun de acquisiziun.

I formul e perché te disen di busie

El calcul de bas l’è dapertutt online:

Una bateria de 200Ah cunt un caricatur de 20A dupera 10 our. Fait.

Tranne che funziuna minga inscì. Chesta furmula pensa a l’eficienza de carica al 100%, che l’esist no. Tüt i chimich de la bateria perden energì durant la carica. El LiFePO4 al corre del 95% a’l 98% a segonda de la qualitaa e de la temperadura de la cellula. Ho testà i celùl CATL 280Ah che g’han rivà al 97,8% a temperadüra ambient, ma un lott de celùl budget de un furnidur Tier-3 l’an passà g’ha gestì sultant el 93,2% en cundiziun istess. La qimega NMC tipegament la cala intra el 90% e el 95%. L’acid de plomb l’è sü tüt la mapa, dal 68% sü una vègia bateria en temp frècc fin al 85% sü una nœuva a temperadüra ottimal.

La formula regulada per l’eficienza-:

Chela bateria de 200Ah a 20A cun l’eficienza del 95% en realtà dupera 10,5 our. Cun l’eficienza del 85% de plomb-acid, l’è drée a vardar a 11,8 our.

Ma chichinsci se ferman la magiur part di calculatris e chichinsci cumencen i prublem reai.

Carica CC-CV: perché l’ültem 20% dupera per semper

Tüt i caricatur al litio duperan un prucess en dü fas. La prima fas l’è la curent custant, induè el caricatur spingh un amperagg custant denter de la bateria fin quand la tensiun riva al limit superiur. Per LiFePO4 l’è 3,65 V per cellula, che vœur dì 58,4 V per un pachett standard de 48 V. NMC se taja a 4,2 V per cellula.

La curent custant la purta a circa l’80% de stat de carica. La furmula facil funziuna ben per chesta part.

Quindi el caricatur passa a la modalità de tensiun custant. La tensiun la resta fissa menter la curent se sminuiss gradualment. La bateria l’è “piena” quand la current cala a circa el 3% del valur CC uriginal. Chesta fas riemp el 20% restant ma la pœu consumar del 30% al 40% del temp de carica total.

Pensavi che l’era sultant un detai tecnich fin quand un center de distribuziun a Memphis m’ha mustrà i luur registr de carica. G’havevan prugramad i luur caricatur per descünèss dopu 2,5 our sü la bas de un calcul che pensava a una carica linear. Ogni singula bateria la se fermava al 83% a 86% SOC. I luur uperatur pensavan de avegh 8 o de temp de esecuziun e de avegh de 6,5 a 7. I nümer de produtività g’havevan no sens fin quand quaivun g’ha tirà fœura i dati BMS.

La durada de la fas CV aumenta anca cun l’invegiament di bateri. L’articul BU{5}}409 sü l’Università de la Bateria parla en detai de chestu fenomen. Una cellula degradada cont l'82% de la capacitaa remanenta la se cariga miga plussee veloxment perqè g'è men capacitaa de riempir. En realtà dupera circa l’istess temp total de una nœuva celùla perché entra en modalità CV prima e passa püsee in del cun a bassa curent. Luur analogia l’è ütil: un giœuin atleta sprint fin al traguardo senza nissun rallentament, menter un curridur püsee vècc cumincia a caminar a metà strada.

Effet de la temperadüra che importan

I foji specifich mustran la prestaziun a 25 grad. G’ho mai vist un magasin che mantegn 25 grad in del area de carica.

Intra 20 grad e 25 grad , tüt funziuna cuma previs. Chesta l’è la vòstra linea de bas.

Intra 5 grad e 20 grad , vedaré forsi una reduziun de la capacità del 5% al ​​15% e temp de carica un pooch püsee longh. La magiur part di uperaziun se n’acorge no.

Intra 0 grad e 5 grad, el BMS sü qual-sa-vöör sistèm decent cumenciarà a deratar la curent de carica. Aspeta che i temp de carica se duplican o se triplican. Ho mesurà i pachett de 48V 400Ah che se carican en 2,5 our a 22 grad duperand püsee de 7 our a 3 grad.

Sotta de 0 grad l’è induè i ròbb diventan periculus. La carica de LiFePO4 sotta el cungelament la causa la placcadüra al litio sü la superfiss del anodo. Chestu dann l’è permanent e cumulatif, reducend la capacità e la durada del ciclo cun ogni event. Un BMS giüst bloca la carica interament a chesti temperadür, ma g’ho incuntrà di sistèm economich che mustran sultant una spia e cunsenten a l’uperatur de sovrascrif. Fidass mai de un BMS che permett de cargar sotta de 0 grad. L’articul BU-410 sü l’Università de la Bateria documenta el mecanism de placcadura al litio e mustra imagen microscopich di dann.

Sora i 45 grad, la carica acelera significativament la degradasiun. Se la zona de carica la fà calda d’istà, spusta i caricatur o giuntà la ventilaziun. Ho vist che i pachett perden el 15% de capacità en una sola estaa perché se caricavan visin a un bacin de caricament rivolt a sud-senza fluss d’aria.

El punt prategh: el calcul del temp de carica g’ha bisogn de un fatur de curreziun de la temperadüra. La tabela sottastant mustra chel che dupero per i stim del pruget.

El prublema de seleziun de la capacità che nissun parla

La magiur part di discussiun online tratan la capacità de la bateria cuma una facil dumanda “püsee grand l’è meji”. In pratega, la cerna intra i dimension dei cellule la crea dei compromess qe influenzan el comportament de carica, la jestion termega e l’afidabilitaa a longa durada.

I grandi celùl prismatich cuma i furmat de 280Ah o 314Ah g’han un cust per kWh püsee bas. Ma luur raport intra superfis - e -volum l’è püsee piscinin, che significa che trategnen meji el calor ma se scaldan anca püsee lentament dal bagn frècc.

Ho fatt di test cumparatif l’invern passà sü di celùl de 100Ah e 280Ah del stess produtur. A partir de -15 grad, i celùl de 100Ah g’han rivà a una temperadüra de carica sicüra en 14 minut cunt el noster sistèm de riscaldament standard. I celùl de 280Ah g’han duperà 23 minut. Quasi 10 minut de diferenza per ciclo de carica.

Per i operaziun de turno pianificà cun finester de carica prevedibil, chestu podaria minga importar. Avvia el riscaldament 30 minut prima e i bateri sun pront quand g’he n’è bisogn. Per i aplicaziun a -dumanda cun spediziun irregular, chesti 10 minut en plüu pœden slargà travers tüt el funziunament.

L’olter prublema l’è la cunsistenza de la celùla - a -. Un pachet costruì de celùl de 100Ah g’ha püsee celùl individuai che g’han bisogn de restà en equilibri. Ma qei cellule plussee picinen qì tenden a mostrar una coerenza plussee streita denter de un lott perqè i gradients termeg durant la produzion inn plussee picinen. Un client l’è passà di celùl de 320Ah a celùl de 100Ah specificament perché luur BMS l’era semper allarmant sül diferenzial de tensiun. El pachett de 320Ah mustrava en mod regular una diffusiun de 50mV intra i celùl. El pachett de sostituziun de 100Ah resta sotta 15mV.

Chestu l’è impurtant per el temp de carica perché el bilanciament BMS suced a la fin del ciclo de carica. Diferenziai de tensiun püsee grand significan un temp de bilanciament püsee long, che sluunga el temp total per rivà a la vera carica cumpleta.

C-Seleziun del tass e temp de carica mundial reai-

C-rate esprim la curent de carica cuma multiplo de capacità. Una batteria de 100Ah che se carica a 1C ricef 100 ampere. A 0,5C, ricef 50 ampere.

La relaziun intra C-rate e temp de carica l’è minga linear a causa de la fas CV. El duplicà la current de carica diminuiss no el temp de carica total.

A 0,5C, un tipich pachett LiFePO4 dupera circa 100 minut en modalità CC per rivà al 80% SOC, e dopu ancamò de 40 a 50 minut en modalità CV per cumpletar la carica. Total circa 2,5 ore.

A 1C, la fas CC la cala a circa 50 minut, ma la fas CV la ciapa ancamò de 35 a 45 minut. Total circa 1,5 ore.

G’he duplicà la curent ma g’he tajà sultant el temp total del 40%. La fas CV l’è relativament fisa indipendentement del tass CC.

A 2C (se i vòster celùl la suportan), la fas CC la cala a magari 25 minut, la fas CV la resta incirca de 30 a 40 minut. Total circa 1 ora. G’he quadruplicà la curent rispett a 0,5C ma g’he tajà sultant el temp del 60%.

La culona de generaziun de calor l’è impurtant. I tass C- plussee volts segnifegen plussee enerjia perduda comè cold denter dei cellule. Senza una gestiun termica adeguada, la temperadüra celùlar aumenta durant la carica, che scatena el deratament del BMS, che sluunga el temp de carica, che en part batt el fin de la carica rapida. G’ho vist di sistèm cun un punteggio de 2C- che duperan püsee de temp di sistèm de 1C en sit cald perché el BMS passa la mità del ciclo en modalità de pruteziun termich.

Induè el temp de carica se adata a l’economia de la flotta

Chestu l’è indué se prenden i decisiun de acquisiziun. El temp de carica l’è minga sultant una specificaziun tecnich. Influiss diretament sü quanti bateri g’he vœu, sü quanti caricatur g’he vœu e se la vòstra infrastruttura eletrich pœu gestir el carich.

Permett-m de lavurar travers de un vero cunfront che g’hem fatt l’an passà per un’operaziun 3PL a Dallas che g’ha 36 carrell elevatur de Class 1 en dü turn.

Scenario A: acid a plomb-cun scambi de bateria

L’aprocc tradiziunal. Ogni carrell elevatur g’ha bisogn de tri batteri: una de funziunament, una de carica, una de raffreddament. I bateri acid a plomb-g’han bisogn de 8 our de carica e de 8 our de raffreddament prima del riüs. Total de 108 bateri a circa $4.200 ciascuna per unità de 48V 600Ah.

I cust operatif anual cumprenden l’eletricità (eficienza de spustament a plomb-acid de circa l’80% significa pèrt impurtant), l’annada e el lavurà de manutenziun, l’aria condizional de la stanza di bateri e i riserv de sostituziun. L’acid de plomb en aplicaziun de üs pesant de solet dura de 1.500 a 2.000 cicli, che se traduss en 3 a 4 an en dü operaziun de turn.

Scenario B: litio cun carica oportunità

I bateri LiFePO4 pœden cargar durant i paus senza dann o requisit de raffreddament. Ogni carrell elevatur g’ha bisogn de una bateria. Total de 36 bateri a circa $11.800 ciascuna per unità LFP equivalent de 48V 400Ah (necesaria una capacità püsee piscinina perché el litio dà una capacità cumpleta durant la scarica, a diferenza del acid de plomb che g’ha de restà sora el 50% per preservar la vita).

I cust operatif anual cuntan el rest de la storia:

El calcul de la riserva de sostituziun pensa che i bateri acid a plomb-duran en media 3,5 an en chesta aplicaziun, e dumandan la sostituziun de circa 31 bateri al an a 3.650 $ ciascuna (i prezi diminuisen un pò per i sostituziun quand che el cunt l’è stabilì). LiFePO4 l’è garantì per 10 an en chesta aplicaziun senza sostituziun prevista.

Riassunt TCO de 8 an:

L’upziun al litio custa el 69% de menu en 8 an. El rimbors sü la diferenza de investiment inizial g’he in del mes 5.

Chesta analis duperava di numer del client de Dallas. I tò numer sun diferent sü la bas di tariff del eletricità, di cust del lavurà, di mudei de turn e di cust de costruziun locai. Ma l’entità de la diferenza l’è rapresentativa de chel che veo in de la magiur part di uperaziun a multi-spustament.

Uperaziun a spustament singul-: matemategh diferent

L’economia cambia sostanzialment per i strutur a turno singul-. Se l’attressament l’è inattif de 14 a 16 our al dì, el lavurà de scambi de la bateria scumpare del equaziun e l’acid de plomb g’ha temp per una giüsta carica e un raffreddament cunt un singul grupp de bateria.

Per un funziunament a un turno de carrell elevatur 20-:

El litio vince ancamò, ma el margin l’è tant püsee piscinin. El rimbors dumanda de 4 a 5 an al post de 5 mes. Per i operaziun incert süi luur pian a luungh termin, chestu cambia el calcul del ris’c.

G’ho avü di cliént en chesta situaziun che g’han scernì l’acid de plomb - en particular perché l’eran minga sicür che sarèsen ancamò en chela strütura en 5 an. Chesta l’è una legitima decisiun aziendal.

Che fà el BMS al temp de carica

El Sistema de Gestiun de la Bateria cuntrola chel che suced durant la carica e i pruget BMS economich sun la funt de la magiur part di prublem de carica che risolvi.

Tri cumpurtament BMS che influenzan el temp de carica:

Precisiun de la misuraziun de la tensiun celùlar.I unità BMS de grad industrial mesuran i singul tensiun celùlar enter ±2mV. I unità de budget podarian rivà sultant a ±10mV. En una stringa de seri de 16 celùl, l’erur cumulatif pœu rivà a 160mV. Chestu causa l’entrada prematüra en modalità CV, falsi attivatur de bilanciament e terminaziun de carica incoerent. G’ho vist di pachett che mustravan el “100%” sül schermo ma che l’eran in realtà intra el 94% e el 102% a segond de che celùla mesurà.

Equilibrament de la current e de la strategia.El bilanciament passif dissipa l’energia eccessiva cuma calor travers i resistenz. El bilanciament ativ al trasferiss enerjia intra i cellule. El bilanciament passiv al corre tipegament de 50 a 200mA, qe al segnifega qe g’è besogn de 5 a 20 ore per bilançar una diferenza de SOC de l’1% intra i cellule. La magiur part di unità BMS se bilancia sultant in del volt o in del bas de la cürva de carica, donca se se carica mai al 100%, el bilanciament podaria mai vèss eseguì. El bilanciament atif custa del 15% al ​​25% de püsee ma gestiss i disequilibri tant püsee velocement.

Curvi de degradaziun termich.Quand la temperadüra de la celùla aumenta, un BMS ben prugetà reduss la current de carica per evitar di dann. El prublema l’è che chesti cürvi de derating varian tant intra i produtur. G’ho vist unità BMS che tajan la curent del 50% a 35 grad e olter che mantegnen la curent cumpleta a 45 grad. Gnanca l’è per forza sbajaa, ma produsen temp de carica parècc diferent en sit cold.

Dumanda al tò furnidur i parameter BMS real: precisiun de misuraziun per celùla, curent de bilanciament e limit de scatto, cürva de derating termich. Se pœden minga furnir chesti ròbb, truva un olter furnidur.

Errur comun de acquisiziun

Error 1: duperà el temp de carica teorich per la dimensiunament del infrastrütura.

I vòster caricatur e el servizi eletric g’han de gestir i temp de carica real, minga i calcul. Costruir in del 20% de margin minim. El prezi de un pò de soradimensiunament l’è tant inferiur al prezi de retrofit dopu.

Error 2: ignurar la variaziun stagiunal.

Un sistèm che funziuna perfettament en primavera pœu avegh dificultà en inverno. Se la vòstra strutura l’è minga cuntrulada del clima-, ottegni di dat del temp de carica ai temperadur estrem previst.

Error 3: tratar tüt el litio cuma equivalent.

LiFePO4 de diferenti produtur funziuna en mod diferent. La qualità di celùl, la prugetaziun BMS e la gestiun termich influiscon tüt süi temp de carica del mund real. Dumanda di dat de test sul prudut specifich che l’è drée a cumprà, minga di specifich generich de “batteria al litio”.

Error 4: Desmentegà l’invegiament.

I temp de carica aumentan cun l’invegiament di bateri. Un sistèm che sudisfa a pena i vòster esigenz quand che l’è nœuf l’è mancant al an 3 o 4. Prugeta per la prestaziun de la fin de la vida, minga per l’inizi de la vida.

Error 5: Calcul sü la bas di cicli de scarica cumplet.

La magiur part di uperaziun fan minga funziunar i bateri per svudà. Se el ciclo tipich l’è el 60% de scarica, el calcul del temp de carica duvaria duperà el 60%, minga el 100%. El suradimensiunament basà sü di cicli cumplet spreca la capacità di infrastrütur.

Riferiment rapid per la stima del pruget

Chesti numer pensan a la temperadüra ambient e ai bateri san. Ajusta per i vòster cundiziun real.

Ottener numer precis per el voster uperaziun

I calculatris generich dan rispost generich. Per i decisiun de acquisiziun che interesan un capital impurtant, g’he vœur di calcul basà sü l’attressament, l’ambient e i mudei de funziunament specifich.

Fasem di analìs detaglià del temp de carica cuma part del noster ambit del pruget a Polinovel. Mandam i specifich de la bateria, l’orari di turn, l’interval de temperadüra de la strütüra e la dispunibilità de la finestra de carica. Modelem i temp de carica previst e mustrerem cuma i configuraziun diferent influenzan i vòster esigenz de infrastrütura e el TCO.

L’analisi l’è gratuita per i pruget de püsee de 10 unità. Per i pruget püsee piscinin, va ancamò la pena parlà per vèss sicür che l’è minga drée a fär un di comun errur de dimensiun.

Cuntat: sales@polinovelpowbat.com

Cuntatt adess

I tabei dei dats rifleten i intervai tipeg de prestazion osservads intra plussee produtor e aplicazion. I resultads specifeg dipenden de la qualitaa de la cellula, de la configurazion del BMS, dei condizion ambientai e dei modei de fonzionament. Fatur de curreziun de la temperadüra basà sü la chimich LiFePO4; NMC e olter chimich pœden vèss diferent. I calcul TCO duperan ipotès indicà in del test; i resultà real dumandan un analìs specifich del sit-.

Riferiment:
1. Università de la bateria, “BU{2}}409: carica del ion litio” e “BU{7}}410: caricament a temperadür volt e bass” (batteryuniversity.com/articul. 410-carica-a-temperadür-volt-e-bass)
2. BloombergNEF, “Indagen süi prezi de la bateria 2024” che documenta i prezi medi di pachett che sun diminuì a 139 $/kWh a livel mundial (circa bnef.com)