Kikokotoo cha Muda wa Chaji ya Betri: Muda Gani wa Kuchaji Kikamilifu

Niliingia kwenye tasnia hii kupitia mlango wa nyuma. Nilianza kama mkandarasi wa umeme akifanya uboreshaji wa paneli za ghala, niliendelea kuulizwa maswali ya betri ambayo sikuweza kujibu, mwishowe niliishia kutumia wakati mwingi kwenye mifumo ya nguvu kuliko waya. Hiyo ilikuwa 2016. Miaka minane baadaye nimegusa labda usakinishaji 400 wa betri za forklift kote Midwest na Kusini-mashariki, mara nyingi ubadilishaji kutoka{4}}asidi ya risasi hadi lithiamu.

 

Swali la muda wa malipo huja katika karibu kila simu ya mauzo. Wasimamizi wa meli wanataka nambari. "Kwa muda gani malipo?" Swali rahisi, jibu ngumu. Fomula ya haraka inayotumiwa na kila mtu mtandaoni itakuweka kwenye uwanja wa mpira, lakini nimetazama fomula hiyo hiyo ikisababisha makosa ya $340,000 kwenye kituo cha kuhifadhi baridi huko Indianapolis. Walipima ukubwa wa miundombinu yao ya kuchaji kulingana na nambari za kinadharia, kisha wakagundua muda wao halisi wa malipo uliendelea kwa 40% kwa sababu hakuna mtu aliyehesabu halijoto ya digrii 2 katika eneo lao la kufungia. Ilichukua miezi minane kupata idhini ya bajeti ya uboreshaji wa umeme ambao walipaswa kuwa wamefanya tangu mwanzo.,

 

Kwa hivyo wacha nichunguze kile ambacho ni muhimu kwa hesabu za wakati wa malipo, na muhimu zaidi, nambari inamaanisha nini kwa uamuzi wako wa ununuzi.

Mifumo na Kwa Nini Wanakudanganya

Hesabu ya msingi iko kila mahali mtandaoni:

Betri ya 200Ah yenye chaja ya 20A inachukua saa 10. Imekamilika.

Ila haifanyi kazi hivyo. Fomula hiyo inachukua ufanisi wa 100% wa malipo, ambayo haipo. Kila kemia ya betri hupoteza nishati wakati wa kuchaji. LiFePO4 inaendesha 95% hadi 98% kulingana na ubora wa seli na joto. Nimejaribu visanduku vya CATL 280Ah ambavyo vilifikia 97.8% kwenye halijoto ya kawaida, lakini kundi la seli za bajeti kutoka kwa Kiwango-mtoa huduma 3 mwaka jana zilisimamia 93.2% tu chini ya hali sawa. Kemia za NMC kawaida huanguka kati ya 90% na 95%. Asidi ya risasi iko kwenye ramani, popote kutoka 68% kwenye betri ya zamani katika hali ya hewa ya baridi hadi labda 85% kwenye mpya yenye halijoto ya kufaa zaidi.

Ufanisi-fomula iliyorekebishwa:

Betri hiyo ya 200Ah katika 20A yenye ufanisi wa 95% inachukua saa 10.5. Kwa ufanisi wa 85%-asidi, unaangalia saa 11.8.

Lakini hapa ndipo ambapo vikokotoo vingi vinasimama, na hapa ndipo matatizo halisi yanapoanza.

CC{{0}Kuchaji CV: Kwa Nini 20% ya Mwisho Inachukua Milele

Kila chaja ya lithiamu hutumia-mchakato wa awamu mbili. Awamu ya kwanza ni ya sasa ya mara kwa mara, ambapo chaja husukuma amperage ya kutosha ndani ya betri hadi voltage inafikia kikomo cha juu. Kwa LiFePO4 hiyo ni 3.65V kwa kila seli, ikimaanisha 58.4V kwa kifurushi cha kawaida cha 48V. NMC hukata kwa 4.2V kwa kila seli.

Mkondo wa mara kwa mara hukufanya kufikia takriban 80% ya hali ya malipo. Fomula rahisi hufanya kazi vizuri kwa sehemu hii.

Kisha chaja hubadilika kwa hali ya voltage ya mara kwa mara. Voltage hukaa sawa wakati sasa inapungua polepole. Betri "imejaa" wakati ya sasa inashuka hadi karibu 3% ya thamani ya awali ya CC. Awamu hii inajaza 20% iliyobaki lakini inaweza kula hadi 30% hadi 40% ya jumla ya muda wako wa malipo.

Nilikuwa nikifikiria hii ilikuwa maelezo ya kiufundi tu hadi kituo cha usambazaji huko Memphis kilinionyesha kumbukumbu zao za kuchaji. Walikuwa wamepanga chaja zao kukatwa baada ya saa 2.5 kulingana na hesabu ambayo ilidhania kuwa inachaji. Kila betri moja ilikuwa inasimama kwa 83% hadi 86% SOC. Waendeshaji wao walidhani walikuwa na saa 8 za muda wa kutekelezwa na walikuwa wakipata 6.5 hadi 7. Nambari za tija hazikuwa na maana hadi mtu alipovuta data ya BMS.

Muda wa awamu ya CV pia huongezeka kadri betri inavyozeeka. Kifungu BU-409 kuhusu Chuo Kikuu cha Betri kinashughulikia jambo hili kwa kina. Seli iliyoharibika iliyo na uwezo uliosalia wa 82% haichaji haraka kwa sababu kuna uwezo mdogo wa kujaza. Kwa kweli inachukua takriban muda wote sawa na kisanduku kipya kwa sababu inaingia kwenye hali ya CV mapema na hutumia muda mrefu kwenye taper ya sasa ya chini. Ulinganisho wao ni muhimu: mwanariadha mchanga hukimbia hadi mwisho bila kushuka, wakati mkimbiaji mzee anaanza kutembea katikati.

Athari za Joto Ambazo Kwa Kweli Ni Muhimu

Laha mahususi zinaonyesha utendaji kwa digrii 25. Sijawahi kuona ghala ambalo linadumisha digrii 25 kwa mwaka-katika eneo la kuchaji.

Kati ya digrii 20 na digrii 25, kila kitu hufanya kazi kama inavyotarajiwa. Huu ndio msingi wako.

Kati ya digrii 5 na digrii 20, utaona punguzo la uwezo kwa 5% hadi 15% na muda mrefu zaidi wa malipo. Operesheni nyingi hazitambui.

Kati ya digrii 0 na digrii 5 , BMS kwenye mfumo wowote mzuri itaanza kupunguza sasa ya malipo. Tarajia nyakati za malipo kuwa mara mbili au tatu. Nimepima vifurushi vya 48V 400Ah vinavyochaji kwa saa 2.5 kwa digrii 22 na kuchukua zaidi ya saa 7 kwa digrii 3.

Chini ya digrii 0 ndipo mambo huwa hatari. Kuchaji LiFePO4 chini ya kugandisha husababisha uwekaji wa lithiamu kwenye uso wa anode. Uharibifu huu ni wa kudumu na unazidisha, hupunguza uwezo na maisha ya mzunguko kwa kila tukio. BMS ifaayo huzuia kuchaji kabisa kwa halijoto hizi, lakini nimekumbana na mifumo ya bei nafuu ambayo inaonyesha tu mwanga wa onyo na kuruhusu opereta kubatilisha. Usiamini kamwe BMS inayokuruhusu kutoza chini ya digrii 0 . Kifungu cha BU-410 kuhusu Chuo Kikuu cha Betri kinaandika utaratibu wa uwekaji wa lithiamu na kuonyesha picha za hadubini za uharibifu.

Zaidi ya digrii 45, kuchaji huharakisha uharibifu kwa kiasi kikubwa. Ikiwa eneo lako la kuchaji litapata joto wakati wa kiangazi, ama kuhamisha chaja au ongeza uingizaji hewa. Nimeona pakiti zikipoteza uwezo wa 15% katika msimu mmoja wa kiangazi kwa sababu zilikuwa zikichaji karibu na kituo cha upakiaji-kinachoelekea kusini bila mtiririko wa hewa.

Njia ya vitendo: hesabu ya muda wako wa malipo inahitaji kipengele cha kurekebisha halijoto. Jedwali hapa chini linaonyesha kile ninachotumia kwa makadirio ya mradi.

Tatizo la Uchaguzi wa Uwezo Hakuna Anayezungumza Juu yake

Majadiliano mengi ya mtandaoni huchukulia uwezo wa betri kama swali rahisi "kubwa ni bora". Kiutendaji, chaguo kati ya saizi za seli huleta ubadilishanaji unaoathiri tabia ya kuchaji, udhibiti wa halijoto na utegemezi wa muda mrefu-.

Seli kubwa za prismatiki kama miundo ya 280Ah au 314Ah zina gharama ya chini kwa kila kWh. Lakini uwiano wao wa uso-kwa{4}}kwa{4}}kiasi ni mdogo, kumaanisha kwamba huhifadhi joto vizuri zaidi lakini pia hupashwa joto kutokana na baridi inayoloweka polepole zaidi.

Nilifanya majaribio linganishi msimu wa baridi uliopita kwenye seli za 100Ah na 280Ah kutoka kwa mtengenezaji sawa. Kuanzia digrii -15 , seli za 100Ah zilifikia halijoto salama ya kuchaji ndani ya dakika 14 kwa mfumo wetu wa kawaida wa kuongeza joto. Seli za 280Ah zilichukua dakika 23. Takriban tofauti ya dakika 10 kwa kila mzunguko wa malipo.

Kwa utendakazi wa zamu ulioratibiwa na madirisha ya kuchaji yanayoweza kutabirika, hii inaweza isijalishi. Washa hita dakika 30 mapema na betri ziko tayari unapozihitaji. Kwa{3}mahitaji ya maombi yenye utumaji usio wa kawaida, dakika 10 za ziada zinaweza kuathiri utendakazi wako wote.

Suala lingine ni-kwa-uthabiti wa seli. Kifurushi kilichoundwa kutoka kwa seli za 100Ah kina seli nyingi zaidi ambazo zinahitaji kusawazisha. Lakini seli hizo ndogo huwa zinaonyesha uthabiti zaidi ndani ya kundi kwa sababu viwango vya joto wakati wa utengenezaji ni vidogo. Mteja mmoja alibadilisha kutoka seli za 320Ah hadi seli za 100Ah haswa kwa sababu BMS yao ilikuwa ya kutisha kila wakati kwenye tofauti ya voltage. Kifurushi cha 320Ah mara kwa mara kilionyesha kuenea kwa 50mV kati ya seli. Pakiti mbadala ya 100Ah hukaa chini ya 15mV.

Hii ni muhimu kwa muda wa malipo kwa sababu kusawazisha BMS hufanyika mwishoni mwa mzunguko wa malipo. Tofauti kubwa zaidi za voltage zinamaanisha muda mrefu zaidi wa kusawazisha, ambao huongeza muda wote kufikia chaji kamili ya kweli.

C-Uteuzi wa Viwango na-Saa Halisi za Utozaji Ulimwenguni

-kadirio huonyesha mkondo wa kuchaji kama kizidishio cha uwezo. Betri ya 100Ah inayochaji katika 1C inapokea ampea 100. Kwa 0.5C, inapokea amps 50.

Uhusiano kati ya-kadirio la-na muda wa malipo sio mstari kwa sababu ya awamu ya CV. Kuongeza chaji maradufu hakupunguzi muda wako wa malipo kwa nusu.

Kwa 0.5C, kifurushi cha kawaida cha LiFePO4 huchukua kama dakika 100 katika hali ya CC kufikia 80% ya SOC, kisha dakika nyingine 40 hadi 50 katika hali ya CV ili kukamilisha malipo. Jumla ya takriban masaa 2.5.

Kwa 1C, awamu ya CC inashuka hadi kama dakika 50, lakini awamu ya CV bado inachukua dakika 35 hadi 45. Jumla ya takriban masaa 1.5.

Umeongeza ya sasa mara mbili lakini ulipunguza tu jumla ya muda kwa 40%. Awamu ya CV imewekwa kwa kiasi bila kujali kiwango cha CC.

Kwa 2C (ikiwa seli zako zinaiunga mkono), awamu ya CC inashuka hadi labda dakika 25, awamu ya CV hudumu kama dakika 30 hadi 40. Jumla ya takriban saa 1. Uliongeza ya sasa mara nne ikilinganishwa na 0.5C lakini umepunguza muda kwa 60%.

Safu ya uzalishaji wa joto ni muhimu. Viwango vya juu vya C-vinamaanisha kupoteza nishati zaidi kama joto ndani ya seli. Bila udhibiti wa kutosha wa mafuta, joto la seli huongezeka wakati wa kuchaji, ambayo husababisha kupungua kwa BMS, ambayo huongeza muda wa malipo, ambayo hushinda kwa kiasi madhumuni ya kuchaji haraka. Nimeona mifumo iliyokadiriwa ya 2C-ambayo huchukua muda mrefu zaidi ya mifumo ya 1C katika mazingira ya joto kwa sababu BMS hutumia nusu ya mzunguko katika hali ya ulinzi wa hali ya joto.

Ambapo Muda wa Kuchaji Unafaa Katika Uchumi wa Meli

Hapa ndipo maamuzi ya manunuzi yanafanywa. Muda wa malipo sio tu maelezo ya kiufundi. Inathiri moja kwa moja ni betri ngapi unazohitaji, ni chaja ngapi unazohitaji, na ikiwa miundombinu yako ya umeme inaweza kushughulikia mzigo.

Acha nifanye ulinganisho halisi tuliofanya mwaka jana kwa operesheni ya 3PL huko Dallas inayoendesha daraja la 36 la Daraja la 1{3}}kaa chini kwa forklift kwa zamu mbili.

Mfano A: Asidi-ya kuongoza yenye ubadilishaji wa betri

Mbinu ya jadi. Kila forklift inahitaji seti tatu za betri: moja ya uendeshaji, moja ya malipo, moja ya baridi. Betri za risasi-zinahitaji muda wa chaji wa saa 8 pamoja na kupoezwa kwa saa 8 kabla ya kutumika tena. Jumla ya betri 108 kwa takriban $4,200 kila moja kwa uniti 48V 600Ah.

Gharama za uendeshaji za kila mwaka zilijumuisha umeme ({{0}asidi ya kwenda na kurudi{1}}ufanisi wa safari ya karibu 80% inamaanisha hasara kubwa), kazi ya umwagiliaji na matengenezo, HVAC ya chumba cha betri na akiba ya uingizwaji. Asidi{{4}asidi katika utumizi-zito kwa kawaida huchukua mizunguko 1,500 hadi 2,000, ambayo hutafsiriwa kuwa miaka 3 hadi 4 katika{12}}operesheni mbili za mabadiliko.

Igizo B: Lithium yenye kuchaji fursa

Betri za LiFePO4 zinaweza kuchaji wakati wa mapumziko bila uharibifu au mahitaji ya kupoeza. Kila forklift inahitaji betri moja. Jumla ya betri 36 zenye takriban $11,800 kila moja kwa uniti sawa za 48V 400Ah LFP (ujazo mdogo unahitajika kwa sababu lithiamu hutoa uwezo kamili wakati wa kutokwa, tofauti na asidi ya risasi-ambayo lazima ibaki zaidi ya 50% ili kuhifadhi uhai).

Gharama za uendeshaji za kila mwaka zinaelezea hadithi iliyobaki:

Hesabu ya akiba ya uingizwaji huchukua-betri za asidi hudumu kwa wastani wa miaka 3.5 katika programu hii, na kuhitaji ubadilishaji wa takriban betri 31 kwa mwaka kwa $3,650 kila moja (bei hupungua kidogo kwa vibadilishaji akaunti inapoanzishwa). LiFePO4 imedhaminiwa kwa miaka 10 katika programu hii bila uingizwaji unaotarajiwa.

Muhtasari wa TCO wa Miaka 8:

Chaguo la lithiamu hugharimu 69% chini kwa miaka 8. Malipo kwa tofauti ya awali ya uwekezaji hutokea mwezi wa 5.

Uchambuzi huu mahususi ulitumia nambari kutoka kwa mteja huyo wa Dallas. Nambari zako zitakuwa tofauti kulingana na viwango vya umeme, gharama za wafanyikazi, mifumo ya zamu na gharama za ujenzi wa eneo lako. Lakini ukubwa wa tofauti ni kiwakilishi cha kile ninachokiona kwenye -operesheni nyingi za zamu.

-Operesheni za Shift Moja: Hisabati Tofauti

Uchumi hubadilika kwa kiasi kikubwa kwa-tabia za kuhama. Ikiwa kifaa kikaa bila kufanya kazi kwa saa 14 hadi 16 kila siku, kazi ya kubadilisha betri hutoweka kwenye mlinganyo, na asidi ya risasi- ina wakati wa kuchaji vizuri na kupunguzwa kwa betri moja.

Kwa operesheni ya 20-forklift single-shift:

Lithium bado inashinda, lakini ukingo ni mdogo zaidi. Malipo huchukua miaka 4 hadi 5 badala ya miezi 5. Kwa shughuli zisizo na uhakika kuhusu-mipango yao ya muda mrefu, hii hubadilisha hesabu ya hatari.

Nimekuwa na wateja katika hali hii kuchagua risasi-asidi hasa kwa sababu hawakuwa na uhakika kuwa bado watakuwa katika kituo hicho baada ya miaka 5. Huo ni uamuzi halali wa biashara.

BMS Inafanya Nini kwa Wakati Wako wa Kutoza

Mfumo wa Kudhibiti Betri hudhibiti kile kinachotokea wakati wa kuchaji, na miundo ya bei nafuu ya BMS ndiyo chanzo cha matatizo mengi ya kuchaji ninayotatua.

Tabia tatu za BMS zinazoathiri wakati wa malipo:

Usahihi wa kipimo cha voltage ya seli.Vipimo- vya daraja la BMS vya viwandani hupima volti za seli mahususi ndani ya ±2mV. Vitengo vya bajeti vinaweza kufikia ±10mV pekee. Katika mfuatano wa mfululizo wa seli 16, hitilafu limbikizi inaweza kufikia 160mV. Hii husababisha kuingia kwa hali ya CV kabla ya wakati, vichochezi vya kusawazisha visivyo vya kweli, na usitishaji wa malipo usiolingana. Nimeona pakiti ambazo zilionyesha "100%" kwenye onyesho lakini kwa kweli zilikuwa mahali popote kutoka 94% hadi 102% kulingana na kisanduku gani ulipima.

Kusawazisha sasa na mkakati.Kusawazisha tulivu hutawanya nishati ya ziada kama joto kupitia vipingamizi. Kusawazisha hai huhamisha nishati kati ya seli. Kusawazisha tulivu kwa kawaida huchukua 50 hadi 200mA, kumaanisha kwamba inachukua saa 5 hadi 20 kusawazisha tofauti ya 1% ya SOC kati ya seli. Vizio vingi vya BMS husawazisha tu juu au chini ya mkondo wa chaji, kwa hivyo ikiwa hutatoza hadi 100%, kusawazisha kunaweza kutekelezwa kamwe. Usawazishaji amilifu hugharimu 15% hadi 25% zaidi lakini hushughulikia usawa haraka zaidi.

Mikondo ya kupunguza joto.Halijoto ya seli inapoongezeka,-BMS iliyoundwa vizuri hupunguza mkondo wa kuchaji ili kuzuia uharibifu. Shida ni kwamba curves hizi za kudharau hutofautiana sana kati ya watengenezaji. Nimeona vitengo vya BMS ambavyo vinapunguza sasa kwa 50% kwa digrii 35 na zingine ambazo hudumisha mkondo kamili hadi digrii 45. Wala sio sahihi, lakini hutoa nyakati tofauti za malipo katika mazingira ya joto.

Uliza mtoa huduma wako kwa vigezo halisi vya BMS: usahihi wa kipimo kwa kila seli, usawazishaji wa sasa na kizingiti cha trigger, curve ya kupungua kwa joto. Ikiwa hawawezi kutoa hizi, tafuta msambazaji tofauti.

Makosa ya Kawaida ya Ununuzi

Kosa la 1: Kutumia muda wa malipo ya kinadharia kwa ukubwa wa miundombinu.

Chaja zako na huduma ya umeme zinahitaji kushughulikia muda halisi wa chaji, si hesabu. Jenga kwa kiwango cha chini cha 20%. Gharama ya kuzidisha kidogo ni chini sana kuliko gharama ya kurekebisha baadaye.

Kosa la 2: Kupuuza tofauti za msimu.

Mfumo unaofanya kazi kikamilifu katika chemchemi unaweza kujitahidi wakati wa baridi. Ikiwa kituo chako hakijadhibitiwa-, pata data ya muda wa malipo katika viwango vya juu vya halijoto unavyotarajia.

Kosa la 3: Kutibu lithiamu zote kuwa sawa.

LiFePO4 kutoka kwa wazalishaji tofauti hufanya tofauti. Ubora wa seli, muundo wa BMS, na usimamizi wa halijoto zote huathiri-muda halisi wa malipo duniani. Inahitaji data ya majaribio ya bidhaa mahususi unayonunua, si vipimo vya jumla vya "betri ya lithiamu".

Kosa la 4: Kusahau kuhusu kuzeeka.

Muda wa malipo huongezeka kadri betri inavyozeeka. Mfumo ambao haukidhi mahitaji yako wakati mpya utapungua katika mwaka wa 3 au 4. Ubunifu kwa ajili ya mwisho-wa-utendaji wa maisha, sio mwanzo-wa-maisha.

Kosa la 5: Kuhesabu kulingana na mizunguko kamili ya kutokwa.

Operesheni nyingi haziendeshi betri hadi tupu. Ikiwa mzunguko wako wa kawaida ni kutokwa kwa 60%, hesabu ya wakati wako wa malipo inapaswa kutumia 60%, sio 100%. Kuzidisha ukubwa kulingana na mizunguko kamili kunapoteza uwezo wa miundombinu.

Marejeleo ya Haraka ya Kukadiria Mradi

Nambari hizi huchukua halijoto ya chumba na betri zenye afya. Rekebisha kwa hali yako halisi.

Kupata Nambari Sahihi za Uendeshaji Wako

Vikokotoo vya jumla vinatoa majibu ya jumla. Kwa maamuzi ya ununuzi yanayohusisha mtaji mkubwa, unahitaji mahesabu kulingana na kifaa chako mahususi, mazingira na mifumo ya uendeshaji.

Tunafanya uchanganuzi wa kina wa muda wa malipo kama sehemu ya upeo wa mradi wetu katika Polinovel. Tutumie vipimo vya sasa vya betri, ratiba ya zamu, masafa ya halijoto ya kituo, na upatikanaji wa dirisha la kuchaji. Tutatoa kielelezo cha nyakati zinazotarajiwa za malipo na kukuonyesha jinsi usanidi tofauti unavyoathiri mahitaji yako ya miundombinu na TCO.

Uchambuzi ni bure kwa miradi zaidi ya vitengo 10. Kwa miradi midogo, bado inafaa mazungumzo ili kuhakikisha kuwa hufanyi mojawapo ya makosa ya kawaida ya kupanga ukubwa.

Anwani: sales@polinovelpowbat.com

Wasiliana sasa

Majedwali ya data yanaonyesha safu za kawaida za utendakazi zinazozingatiwa kote watengenezaji na programu nyingi. Matokeo mahususi hutegemea ubora wa seli, usanidi wa BMS, hali ya mazingira na mifumo ya uendeshaji. Sababu za marekebisho ya joto kulingana na kemia ya LiFePO4; NMC na kemia zingine zinaweza kutofautiana. Mahesabu ya TCO hutumia mawazo yaliyotajwa katika maandishi; matokeo halisi yanahitaji{4}}uchambuzi mahususi wa tovuti.

Marejeleo:
1. Chuo Kikuu cha Betri, "BU-409: Lithium ya Kuchaji-ion" na "BU-410: Inachaji kwa Halijoto ya Juu na Chini" (batteryuniversity.com/article/bu{10}}409-inachaji{12}}3}lithium{1} batteryuniversity.com/article/bu-410-charging-at-high-and-low-temperatures)
2. BloombergNEF, "Utafiti wa Bei ya Betri 2024" inayoonyesha wastani wa bei za pakiti kushuka hadi $139/kWh duniani kote (kuhusu.bnef.com)