Ukládání elektrické energie do LiFePO4 akumulátorů a péče o ně. 2017, Miroslav Vejman

Transkript

1 Ukládání elektrické energie do LiFePO4 akumulátorů a péče o ně.

2 TÉMATA Obecné informace LiFePo4 Nabíjení a vybíjení správná péče Návratnost LiFePo4 cena cyklu Stavba baterie Praktické rady a upozornění Ochrana LeFePO4 baterie

3 Li-ion LiFePO4 NiMh Lead-acid

4 PODOBA LiFePO4 pytlíkové články prizmatické články monolitické baterie cylindrické články

5 ROZDÍLY MEZI LiFePO4 ČLÁNKY Barva označuje výrobce, technologie je stejná. Velmi malé odlišnosti mezi výrobci. Např. LiFeYPo4 dopování anody (Winston / Thundersky) Velmi vysoká poptávka převyšuje nabídku

6 VÝHODY LiFePO4 ČLÁNKŮ Existují, jsou zde a skladem! Nominální napětí 3.2V / článek velmi vyhovující Vysoký počet cyklů Nízká teplotní závislost Nízké samovybíjení Nízká hmotnost i malé rozměry Bezpečné při neštěstí nehoří, neexplodují při proražení nebo zkratu LiFePo4 X Lead-Acid

7 VYBÍJENÍ LiFePO4 BATERIE - 3.2/3.3V - nominální napětí - 2.5V absolutní minimum Není vhodné překračovat výrobcem doporučené maximální parametry zkrácení životnosti

8 NABÍJENÍ LiFePO4 BATERIE - 3.2V nominální napětí - 3.6V doporučené maximum - 3.8/ 4.0V - inicializační nabíjení Po nabití je pokles napětí zpět na nominální stav běžný jev. To ale neznamená, že se baterie sama vybila!

9 LiFePO4 dlouhá životnost Druh baterie Lead-Acid Li-Ion LiFePO4 Max. rychlost vybíjení 10C (stovky cyklů) 50C (stovky cyklů) 10C (tisíce cyklů) Přímý vliv hloubky cyklů na životnost baterie LiFePO % DOD. Stejně tak má na živostnost vliv i rychlost vybíjení.

10 LiFePO4 cena cyklu

11 Lead Acid trakční cena cyklu

12 Počet cyklů souhrn

13 Cena cyklu souhrn

14 LiFePO4 co se stane když? Přebití = nafouknutí, ztráta použitelné kapacity, výrazné změknutí Podbití < 2V a následná záchrana rychlým nabitím = nafouknutí, měknutí Podbití 0V = nevratné poškození Moc proudu (CHG i DCHG) = pomalé měknutí 1) Nabíjet, ale nepřebíjet 2) Vybíjet, ale nepodbíjet 3) Zatěžovat, ale nepřetěžovat 4) Měřit a monitorovat 5) Vždy mít více úrovní ochrany baterie

15 NÁVRH BATERIE Nejčastější napětí 12V, 24V a 48V Výkon systému by měl odpovídat kapacitě a počtu LiFePO4 článků Miroslav Vejman

16 PRAKTICKÉ INFORMACE Terminály i jejich propojky čisté a lesklé, bez mastnoty a oxidace, šrouby řádně a stejně dotaženy

17 PRAKTICKÉ INFORMACE Nutné: - pružné měděné propojky - nerezové šrouby správné délky - nerezová podložka a pérová podložka

18 PRAKTICKÉ INFORMACE Bateriový pack je nutné před prvním použitím řádně inicializačně nabít, ideálně v paralelním zapojení.

19 PRAKTICKÉ INFORMACE Terminálové propojky musí být všechny stejného typu. Články baterie je nutné řádně fixovat.

20 OCHRANA LiFePO4 BATERIÍ LiFePO4 chráníme zejména proti přebití a podbití. Jediné zaváhání může způsobit veliké škody. Proto je vhodné řadit alespoň dvě úrovně ochrany! BMS používáme k získávání informací o bateriovém packu.

21 BMS Battery Management System - Modulární (BMS123, RT-BMS, EMUS, ) / Integrované (Emsiso, GTBMS) - Monitoruje přebití / podbití, poskytuje o něm informaci ochranným prvkům - Poskytuje logy a real-time monitoring, USB, COM, bezdrátově - Sleduje stav nabití - Snímá teplotu - Balancuje aktivně nebo pasivně - Komunikuje s nabíječem, regulátorem, atd. nejčastěji CAN nebo sériová komunikace

22 SBM moduly SBM 12 článků CBU SBM 4 články SBM 16 článků - SBM, PCM, CBM omezuje vybíjecí proud, limitované balancovací schopnosti - Velmi vhodné pro jednodušší aplikace, nízká cena, kompaktní rozměry - Absence možnosti nastavení odpojovacího napětí - CBU balancuje jednotlivé články, rozšíření balancování jiného systému - CellLog je určen pro monitorování, disponuje spínaným kontaktem Cell Log 8S

23 SBM moduly

24 OCHRANA LiFePO4 BATERIÍ - Je nutné monitorovat a zaznamenávat. - BMS neslouží k ohraničení kapacity baterie - BMS by měla zasahovat jako failsafe, selže-li low-voltage ochrana spotřebiče - Pro jednoduché aplikace SBM, CBM, CellLog stovky až tisíce Kč - Pro komplexní a nákladné aplikace BMS tisíce až desetitísíce Kč

25 Shrnutí: 1. Jaký je rozdíl v nominálním napětí u LiFePO4 a Li-Pol článků? 2. Co se stane, pokud zkratuji terminály jednoho malého 20 Ah článku LiFePO4? 3. Jaká je zhruba kapacita LiFePO4 baterie je po cyklech s hloubkou vybití max. 70%? 4. Co se stane, pokud vybiji LiFePO4 baterii pod dovolenou mez napětí? 5. Může se LiFePO4 baterie používat při teplotě -20 C. Pokud ano, jaký vliv má teplota na kapacitu?

26 Děkuji za pozornost