Amp Hours hanggang Watt Hours: Kumpletong Gabay sa Conversion

Nawalan kami ng isang cold storage na AGV project noong Q3 noong nakaraang taon. Iginiit ng engineer ng kliyente na muling kalkulahin ang aktwal na Wh gamit ang 80% DoD kasama ang sarili nilang temperature derating factor. Direkta kaming nag-quote gamit ang rate ng manufacturer na 100Ah beses na 12V, at nagtapos ng humigit-kumulang 15% na diskwento.

 

Sa totoo lang, naisip ko na masyadong konserbatibo ang kanilang mga kalkulasyon noong panahong iyon. Sa pagbabalik-tanaw, ang kanilang pagwawasto sa temperatura ay talagang agresibo, ngunit nawala na kami sa bid-ang pagtatalo ng tama o mali ay walang kabuluhan. Simula noon, hinihiling namin ang lahat ng mga quote na magsama ng isang derating na worksheet ng pagkalkula, at kailangan itong dumaan sa engineering bago mag-sign off ang CFO. Ang proseso ay mas nakakapagod, ngunit hindi bababa sa hindi kami mawawalan ng mga deal sa mga pangunahing pagkakamali tulad na muli.

 

Dahil sa karanasang ito, napagtanto ko ang isang bagay: karamihan sa mga tao ay tinatrato ang Ah sa Wh na conversion na parang middle school math-Wh ay katumbas ng Ah times V, tapos na. Ngunit alam ng sinumang aktwal na gumagawa ng pagkuha na mayroong maraming mga pitfalls na nagtatago sa likod ng "simpleng formula."

Magsimula tayo sa Formula Mismo

Wh=Ah × V, tama. Ang 100Ah na baterya sa 12V nominal ay nagbibigay sa iyo ng 1200Wh.

Ngunit ang 12V na iyon ay ang nominal na boltahe. Sa aktwal na operasyon, ang boltahe ay nagbabago sa pagitan ng 10.5V at 14.4V. Aling numero ang ginagamit mo?

Ang isang mas tumpak na paraan ay ang pagsamahin ang discharge curve, na nag-iipon ng Ah na pinarami ng madalian na boltahe V(t). Sa teorya, ang pinakatumpak, ngunit sa totoo lang, bihira naming gawin ito sa mga aktwal na proyekto-na masyadong masalimuot, at hindi gaanong mga supplier ang makakapagbigay ng kumpletong discharge curves.

Ang Aral mula sa AGV Project noong nakaraang taon

Bumalik sa nawala na proyekto. Sinuri namin ang tatlong supplier, at narito ang hitsura nito:

Panay ang pagtingin sa $/Wh:

Mukhang ang Supplier C ang pinakamagandang deal, tama ba? Ngunit hindi kami makapaghintay ng 16 na linggo-ang mga pagkaantala sa proyekto ay nangangahulugan ng limang-bilang na mga parusa bawat linggo. Nauwi kami sa pag-quote sa Supplier B, at ginamit ng kliyente ang data ng Supplier C para ipangatuwiran na mali ang aming sukat.

Wala sa magkabilang panig ang aktwal na gumawa ng mga error sa pagkalkula-ang mga pagpapalagay ay naiiba. Gumamit kami ng nominal na boltahe kasama ang karaniwang DoD; gumamit sila ng sinusukat na mid-point na boltahe at agresibong derating. Paano ka ba nakikipagtalo tungkol dito? Sa teknikal na parehong maaaring makatwiran; sa komersyo, kung sino ang matalo ay tinatanggap ito.

Bakit Ako Ngayon ay Mas Nakatuon sa Wh Than Ah

May malaking problema si Ah bilang sukatan: hindi ito sumasalamin sa enerhiya, singil lamang.

Para sa mga baterya lahat ay na-rate sa 100Ah:

Bakit mas mababa sa kalahati ang nagagamit na kapasidad ng lead-acid? Limitado ang DoD sa 50%, kung hindi man ay bumaba nang husto ang cycle life. Maaaring mag-discharge ang LFP sa 80% o kahit 90% habang pinapanatili ang cycle life.

Ang pagkakaibang ito ay madalas na hindi napapansin sa panahon ng yugto ng pagsipi. Nakikita ng CFO ang lead-acid sa $180 kumpara sa LFP sa $400, at ang unang reaksyon ay "mahigit doble sa presyo." Ngunit kung kalkulahin mo ang aktwal na magagamit na enerhiya, ang lead-acid ay humigit-kumulang $0.30/Wh, ang LFP ay humigit-kumulang $0.38/Wh-ang agwat ay hindi ganoon kadula. Salik sa mga kapalit na cycle, at ang LFP ay talagang mas mura.

Siyempre, depende ito sa partikular na aplikasyon. Para sa single-shift, light-duty na mga sitwasyon, ang lead-acid ay maaaring talagang mas matipid-hindi na kailangang itulak ang LFP.

Temperatura: Isang Variable na Minamaliit ng Maraming Tao

Mayroon kaming kliyente sa Wisconsin na gumagawa ng cold chain-ang kanilang bodega ay humigit-kumulang 40℃F sa buong taon-, bumababa sa ibaba 20℃F sa taglamig. Gumagamit sila noon ng mga baterya ng AGM, at kinailangan nilang palitan ang mga ito pagkatapos ng 14 na buwan nang bumaba ang kapasidad sa ibaba 60% ng na-rate na-ganap na hindi na magagamit.

Pagkatapos lumipat sa LFP, 26 na buwan sa parehong kapaligiran at higit pa sa 90% na kapasidad. Ang ROI sa kasong ito ay mukhang mahusay, ngunit dapat kong maging malinaw: ito ang pinakamahusay na-case scenario-ang malamig na chain ay ang sweet spot ng LFP.

Narito halos kung paano nakakaapekto ang temperatura sa kapasidad (ito ang sarili naming data ng pagsubok; iba-iba ang iba't ibang manufacturer):

Gaya ng nakikita mo, kapag bumaba ang temperatura, lumalawak ang agwat sa pagitan ng dalawang uri ng baterya. Sa mga cold storage application, ang bentahe ng LFP ay makabuluhan.

Ngunit tandaan-ito ay pagganap ng discharge. Ang mababang-temperatura na pagsingil para sa LFP ay isa pang pitfall. Ang pag-charge sa ibaba ng 0℃ay nagdudulot ng lithium plating, at maraming BMS system ang magla-lock out sa pag-charge. Kung nagreklamo ang mga kliyente tungkol dito, na nagsasabing sira ang baterya-ito talaga ang mekanismo ng proteksyon ng BMS na nagti-trigger. Hindi ito proactive na sasabihin sa iyo ng mga benta.

Paano Kalkulahin ang TCO

Mayroon akong data mula sa dalawang maihahambing na fleets. Kinokontrol namin ang mga variable hangga't maaari, ngunit may mga pagkakaiba pa rin sa mga pagpapatakbo ng customer-kunin ang data bilang sanggunian lamang.

Nakatipid ng humigit-kumulang $120K, breakeven sa pagitan ng mga buwan 14 at 16, depende sa kung paano mo kinakalkula ang bahagi ng gastos sa downtime.

Nasa 38 buwan na ngayon ang Fleet B at nasa 87% pa rin ang kapasidad. Batay sa degradation curve na ito, hindi na dapat maging problema ang isa pang 3 taon. Ang Fleet A ay dumaan na sa isang ikot ng pagpapalit ng baterya at malapit nang mangailangan ng isa pa.

Mga Pitfalls sa Pagsusukat ng Kapasidad

Nakakita na ako ng maraming tao sa pagkuha ng malalaking baterya para sa "kaligtasan." Sapat na ang 100Ah ngunit bumili sila ng 200Ah. Naiintindihan ang pag-iisip, ngunit ang diskarteng ito ay may mga problema sa LFP.

Hindi gusto ng LFP na manatili sa mataas na SOC nang matagal-. Nagkaroon kami ng kliyente na sobrang laki ng 40%, iniisip na ito ay konserbatibo. Pagkalipas ng dalawang taon, ang pagpapanatili ng kanilang kapasidad ay talagang mas masahol pa kaysa sa mga karaniwang laki ng baterya. Ang pagsuri sa mga BMS log ay nagpakita na ang mga baterya ay palaging nasa 75% SOC, bihirang malalim-na na-discharge.

Ang mga cell na lumulutang sa mataas na boltahe nang matagal-ay talagang nagpapabilis sa pagtanda ng kalendaryo.

Ang aming kasalukuyang prinsipyo sa pagpapalaki: magtrabaho nang pabalik mula sa 70-80% DoD sa ilalim ng pinakamasamang-mga kondisyon ng kaso. 15-20% margin ay sapat na-huwag maging sakim.

Narito kung paano kalkulahin (gamit ang isang aktwal na proyekto bilang halimbawa):

1. Una, tukuyin ang pangangailangan ng enerhiya. Sabihin na ang kagamitan ay patuloy na tumatakbo sa 500W sa loob ng 6 na oras-iyon ay 3000Wh raw na kinakailangan.
2. Pagkatapos ay magdagdag ng derating. Sa panloob, gumagamit kami ng 0.65 factor para sa mga application ng warehouse, sumasaklaw sa temperatura, C-rate, pagtanda, atbp. Para sa cold storage, gumagamit kami ng 0.55.3000Wh ÷ 0.65=4615Wh
3. Magdagdag ng operational margin na 15%.4615Wh ÷ 0.85=5430Wh
4. Sa 12.8V nominal:5430 ÷ 12.8=424Ah.

Kaya't-matalino, pumili ng 450Ah o 500Ah na configuration.

Ang paraang ito ay hindi akma sa bawat sitwasyon, ngunit mas maaasahan ito kaysa sa direktang pag-size mula sa mga na-rate na halaga.

Ang Epekto ng Peukert

Hindi ko isusulat ang seksyong ito dahil ito ay may kaunting epekto sa LFP, ngunit dahil ito ay isang kumpletong gabay, na nagkakahalaga ng pagbanggit.

Ang mga lead-acid na baterya ay nagpapakita ng makabuluhang pagbawas ng kapasidad sa mataas na C-rate-ito ay tinatawag na Peukert effect. Ang 100Ah AGM na baterya na na-discharge sa 1C (100A) ay maaari lamang maghatid ng 55-60Ah. Ang mga numero ng datasheet ng tagagawa ay batay sa pagsubok sa C/20 o C/10, malayo sa aktwal na paggamit.

Ang exponent ng Peukert ng LFP ay nasa paligid ng 1.02-1.05, mahalagang bale-wala. Mag-discharge ka man sa 0.5C o 1C, ang kapasidad ay nag-iiba lamang ng ilang porsyento.

Kaya't kung ang iyong aplikasyon ay nagsasangkot ng mataas na-kasalukuyang pagsabog-AGV acceleration, forklift lifting, atbp.-ang na-rate na kapasidad ng lead-acid ay isang reference number lamang; kung ano talaga ang makukuha mo ay depende sa duty cycle. Ang na-rate na kapasidad ng LFP ay medyo maaasahan.

Ano ang Dapat Abangan sa Mga Supplier

Hindi ko irerekomenda o badmouth ang anumang partikular na mga supplier dito. Ang bawat isa ay may mga kalamangan at kahinaan, at ang aming mga sitwasyon sa aplikasyon ay maaaring hindi naaangkop sa iyo.

Ngunit may ilang bagay na maibabahagi ko:

• Para sa mga supplier ng battery pack na nasa merkado ngayon, ang mga cell ay nagmumula lamang sa iilang source. CATL, BYD, GOTION, EVE-ang mga nangungunang manlalarong ito ang bumubuo sa karamihan ng bahagi ng merkado. Kadalasan hindi mo inihahambing ang kalidad ng cell ngunit ang disenyo ng BMS at kakayahan sa pagsasama ng pack.
   
• Kapag humihingi sa mga supplier ng discharge curves, humiling ng hindi bababa sa tatlo: 0.2C, 0.5C, 1C. Maraming mas maliliit na vendor ang hindi makagawa ng mga ito, o magbibigay sa iyo ng mga chart na halatang kinopya mula sa ibang tao. Karaniwang magtatanong muna ang mga malalaking vendor tungkol sa iyong partikular na application, pagkatapos ay magbibigay ng naka-target na data ng pagsubok.
   
• Ang mga benta na hindi makasagot sa mga teknikal na tanong sa lugar ay hindi gaanong ibig sabihin. Ang mahalaga ay kung makakakuha ka ng magagamit na data sa loob ng 72 oras. Ang tunay na pulang bandila ay ang katahimikan sa radyo pagkatapos magtanong, o makakuha ng isang tumpok ng mga generic na materyales sa marketing.
   
• Basahing mabuti ang mga tuntunin ng warranty. Maraming vendor ang nagsusulat ng "10 taon o 4000 cycle," ngunit ang fine print ay may mga limitasyon sa throughput na maaaring maabot sa 6 na taon. Tinutukoy ng ilan ang mga cycle sa mga walang katotohanan na paraan-10% DoD at 90% DoD ay binibilang bilang parehong cycle na gumagawa ng mga naturang warranty na mahalagang walang halaga.
   
• UL 9540A thermal runaway test data-dapat lahat ay mayroon nito ang mga lehitimong LFP vendor. Ang mga nag-aalangan at nagsasabing "maaari naming ayusin ang pagsubok" ay hindi pa nasubok o nasubok na may hindi kanais-nais na mga resulta.