Série vs paralelní zapojení baterie: Kompletní průvodce

Středozápadní zařízení pro chladící řetězce nám před třemi týdny volalo kvůli neúspěšné konverzi lithia. Před osmnácti měsíci koupili 31 balení od jiného dodavatele. Specifikace vypadaly dobře. 48V, 314Ah, LiFePO4, značka CE. Tým nákupu si myslel, že pokryli všechno.

 

Čtrnáct balení již mělo kapacitu pod 80 %. Dodavatel šel s pasivním vyvažováním 16S, aby vyhrál na ceně. Zařízení běželo na tři směnypříležitostné nabíjení. Pasivní BMS nemůže při takovém cyklování udržet buněčnou rovnováhu. Každé nabití zhoršovalo nerovnováhu, dokud nezačaly vypadávat nejslabší články.

 

Nové balíky, zrychlená přeprava, instalační práce, pronájem náklaďáků na tři týdny, zatímco čekali. Celková škoda byla o čtyřicet{1}}sedm tisíc dolarů vyšší, než kdyby od začátku specifikovali správnou konfiguraci. To není problém s kvalitou. To je problém se specifikacemi a stává se to neustále, protože týmy pro nákup nevědí, jaké otázky se mají ptát na architekturu interní baterie.

Propast mezi specifikacemi a realitou

Napětí a kapacita jsou tím, na co se zaměřuje většina RFQ. Někdy cyklus života. Možná certifikace. Vnitřní architektura buněk se téměř nikdy neobjeví.

Ale 48V baterii lze postavit několika způsoby. 15S se standardními články LFP. 16S pro jmenovité napětí 51,2 V. 14S, pokud někdo používá chemii NMC s vyšším-napětím. Na papíře stejná titulková čísla, úplně jiné chování v terénu. Různé požadavky na BMS. Různé nabíjecí profily. Různé režimy selhání, když se něco pokazí.

Co se vlastně děje v sériových konfiguracích

Každý článek v sériovém řetězci nese stejný proud. Zní to jako základní elektrická teorie, protože je. Praktickým důsledkem je, že jeden slabý článek zaplní celé balení. V nastavení 16S, když jeden degradovaný článek narazí na nízkonapěťové-odpojení, BMS vše odpojí. Kamion zastaví uprostřed-uličky. Stává se to neustále v zařízeních, která mají tvrdý třísměnný-plán.

Vyšší napětí má však skutečné výhody. Systém vysokozdvižného vozíku 80 V odebírá možná o 40 % méně proudu než 48 V pro ekvivalentní výkon motoru. Méně proudu znamená, že můžete použít menší kabely. Méně tepla v konektorech. Menší opotřebení kabelového svazku v průběhu času. Existuje důvodtěžké-vozíky s protizávažímpoužívejte 80V platformy, jakmile se dostanete nad jmenovitou kapacitu 6 000 lb.

 

Paralelní konfigurace vypadají jednoduše, dokud nejsou

Paralelní zapojení zvyšuje kapacitu při zachování konstantního napětí. Člověk by si myslel, že je to ta jednodušší varianta.

 

Současné sdílení mezi paralelními řetězci vytváří problémy, které se projeví až po měsících provozu. I články ze stejné výrobní série mají nepatrné rozdíly ve vnitřním odporu. Struna s nižším odporem přirozeně odebírá více proudu. Nosí se rychleji. Selže dříve, než by to bylo samo o sobě.

 

Minulý rok jsme viděli jeden paralelní balíček, kde jeden řetězec zaznamenal o 40 % více cyklů než druhý. Stejné buňky, stejný BMS, stejný náklaďák. Různé délky kabelů ke každému řetězci. Kratší kabely měly nižší odpor, takže struna pracovala tvrději v každém jednotlivém cyklu. Zákazník zjistil, že opotřebená struna selhala a záruka byla zamítnuta, protože se nejednalo o výrobní vadu. Instalátor použil zkratku.

 

Dobré paralelní instalace používají shodné články ze stejné šarže a kabely stejné{0}}délky. Zabere více času. Stojí více. Mnoho obchodů s bateriemi to vynechává.

Skutečná čísla z převodů vozového parku

Získali jsme data ze 43 zákaznických flotilpřešel z olova-kyseliny na lithiumza posledních pár let. Výsledky byly rozděleny do dvou jasných skupin.

Flotily, které svou konfiguraci přizpůsobily tomu, jak skutečně fungují, zaznamenaly dobu návratnosti v rozmezí 26 až 31 měsíců. Životnost baterie se odhaduje na osm let nebo lepší.

Flotily, které nakupovaly primárně na základě ceny a čísel technických údajů, původně plánovaly návratnost 19-měsíců. Návratnost v reálném světě se za posledních 40 měsíců protáhla, protože kapacita ubývala rychleji, než se očekávalo.

Rozdíl mezi těmito skupinami spočívá ve vyvažování architektury.Aktivní vyvažování buněkstojí možná o osm set až dvanáct set dolarů více za balení při nákupu. Přerozděluje energii mezi články nepřetržitě, během nabíjení a vybíjení. Pasivní vyvažování během nabíjení pouze odkrvuje vysoké články. Funguje dobře, pokud provádíte plné nabíjení přes noc. Rozpadne se, když máte příležitost nabíjet mezi směnami.

Flotila dvaceti-nákladních vozů na dvě směny. Specifikace Active BMS přidává k počáteční ceně dvacet tisíc. Tyto balíčky dosáhly 4 000 cyklů, než kapacita klesla na 80 %. Pasivní systémy při stejném pracovním cyklu dostanou zhruba 2 400. Během sedmi-letého období provede aktivní flotila jednu výměnu baterie. Pasivní flotila dělá dvě. Dvacet tisíc navíc předem ušetří přibližně sedmdesát{12}}pět tisíc za dobu životnosti zařízení.

Na problém s kompatibilitou BMS nikdo neupozorňuje

Moderní vysokozdvižné vozíky chtějí mluvit se svými bateriemi. Stav nabití na palubní desce. Chybové kódy, když je něco špatně. Někdy funguje funkce blokování, která nedovolí vozíku pracovat, pokud komunikace přestane fungovat.

BMSmusí mluvit stejným protokolem jako kontrolor vozíku. Crown používá jednu věc. Toyota používá jiný. Yale je zase jiný. Kupte si sadu, která se dokonale integruje s nákladními vozy Crown, a může to způsobit neustálé chyby na Toyotě.

Provedli jsme neformální průzkum mezi zákazníky používajícími několik značek OEM. Něco jako 30 % instalací lithia na trhu s náhradními díly má alespoň částečný komunikační nesoulad. Kamiony stále jezdí, takže si zpočátku nikdo nestěžuje. Ale správci vozového parku nemohou vidět skutečné údaje o stavu baterie. Nelze zachytit vznikající problémy. Nemohou používat diagnostické nástroje zabudované do nákladních vozidel, která již vlastní.

Tepelný managementje další místo, kde levné balíčky zaostávají. Technický list může říci, že baterie funguje od záporných 20 °C do kladných 50 °C. To neznamená, že funguje dobře v celém tomto rozsahu.

Lithiové články riskují trvalé poškození, pokud je nabíjíte, když jsou studené. Kvalitní BMS systémy zablokují nabíjení pod nulou, dokud se akumulátor nezahřeje. Což znamená, že v mrazírenském provozu nemusí kamiony vyjíždějící ze záporné zóny 20 přijmout poplatek, dokud nebudou chvíli sedět v teplé oblasti. Operační lidé to nenávidí.

Chladicí boxy Polinovel obsahují topná tělesa, která udržují články dostatečně teplé k nabití. Dražší a složitější než standardní balíčky. Odstraňuje problém „náklaďák se nenabije“, který přivádí mrazírenské provozy k šílenství, když používají baterie určené pro okolní sklady.

Přizpůsobení konfigurace tomu, jak skutečně fungujete

Co by měla vaše poptávka obsahovat, ale pravděpodobně ne

Než cokoliv odešlete dodavatelům, zdokumentujte, jak váš provoz skutečně probíhá. Konkrétní hodiny za směnu. Konkrétní počet směn. Skutečná nabíjecí okna mezi směnami. Jak očekáváte, že operace bude vypadat za tři až pět let. Vágní výrazy jako „víc-směnný provoz“ poskytují dodavatelům prostor pro navrhování konfigurací, které technicky splňují požadavky, ale nedosahují reálných podmínek.

Zkontrolujte stav nabíječky. Olověné-nabíječky téměř nikdy nefungují pro konverzi lithia bez úpravy nebo přímé výměny. Viděli jsme uvozovky, které zcela vynechávaly nabíječky. Vypadalo to konkurenceschopně, dokud se neukázal skutečný rozsah instalace.

Zjistěte, jaký komunikační protokol používají vaše vysokozdvižné vozíky. To se liší podle výrobce a někdy podle modelového roku v rámci stejného výrobce.

Když píšete specifikaci, požadujte od dodavatelů, aby vám řekli, jaká je jejich buněčná architektura ve skutečnosti a proč si ji vybrali pro vaši aplikaci. Pokud vše, co dostanete zpět, je přeformulování výstupních specifikací, je to někdo, kdo vám prodává komoditní produkt, nikoli navržené řešení.

Zeptejte se přímo na vyvažování buněk. Aktivní nebo pasivní. Jaký pracovní cyklus to vlastně zvládne. Dodavatelé, kteří znají své produkty, dávají přímé odpovědi. Vyhýbavost naznačuje buď technická omezení, o kterých nechtějí diskutovat, nebo prostě nevědí dost o svých vlastních produktech.

Získejte reference z podobných provozů. Dodavatel s dobrými výsledky v jednosměnných okolních skladech může mít nulové relevantní zkušenosti s aplikací třísměnného mrazáku. Technické výzvy jsou natolik odlišné, že rekordy v jednom segmentu se nepřenesou.

Během hodnocení spusťte výpočty TCO s vašimi skutečnými čísly. Dodavatelé modelují příznivé předpoklady. Využijte své skutečné náklady na elektřinu, sazby za údržbu a využití zařízení.

Podívejte se na řešení protizávaží. Lithiové baterie váží mnohem méně než olověná-kyselina, kterou nahrazují. 48V lithium může mít 600 liber, kdežto olověná-kyselina byla přes 2000. Tento hmotnostní rozdíl ovlivňuje stabilitu vysokozdvižného vozíku. Dobří dodavatelé zahrnují balast do své nabídky. Jiní to nechávají jako skrytý náklad nebo bezpečnostní mezeru, kterou objevíte po instalaci.

Pečlivě si přečtěte záruční podmínky. Standardní záruky často vylučují aplikace při extrémních teplotách, vysoko{1}}cyklové operace nebo instalace prováděné kýmkoli jiným než autorizovanými techniky. Záruka, která se nevztahuje na to, jak skutečně fungujete, je bezcenná bez ohledu na to, co je uvedeno na papíře.

Jak k tomu v Polinovel přistupujeme

Engineering hodnotí aplikace dříve, než cokoliv citujeme. Trvá déle než pouhé vytažení standardního produktu. Zabraňuje nesouladu specifikací, které generují záruční nároky a stížnosti zákazníků.

Začínáme provozními údaji. Schémata směn, modely zařízení, nabíjecí infrastruktura, podmínky prostředí. Modelujte očekávaný výkon v různých konfiguracích. Doporučit na základě toho, co zákazník říká, že je pro něj nejdůležitější, ať už jde o nejnižší počáteční náklady, nejdelší výdrž baterie nebo nejrychlejší návratnost. Tyto priority vedou k různým doporučením a my bychom raději měli tuto konverzaci během specifikace, než abychom objevili nesoulad dva roky po nasazení.

Komplexní aplikace, jako je chladírenský sklad, integrace AGV nebo konverze smíšených vozových parků, dostávají hodnocení místa. Technický personál vychází, prohlíží si infrastrukturu, sleduje provoz, vyvíjí specifikace, které zohledňují, jak věci skutečně fungují, spíše než jak jsou popsány v e-mailech. Tato hodnocení mají hodnotu, i když zákazník nakonec nakupuje od někoho jiného, ​​protože vytvářejí dokumentaci užitečnou pro hodnocení jakéhokoli dodavatele.

Standardní produkty pokrývají většinu aplikací manipulace s materiálem. Řada FL51 pro 48V systémy, kapacity od 314Ah do 920Ah v závislosti na požadavcích na vybavení. Řada FL80 pro 80V-těžké aplikace. Golfový vozík, AGV, speciální konfigurace vozidel pro tyto segmenty.

Ke specifikaci přistupujeme jako k technickému problému. Někdy to znamená říkat zákazníkům, že naše produkty nejsou vhodné pro to, o co se snaží. Je lepší mít tento rozhovor předem, než se později zabývat neúspěšnou instalací.