Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

Podobné dokumenty
Fakulta dopravní Ústav dopravní telematiky

Měřicí a řídicí systém pro testování akumulátorů

Obsah. Spotřeba bateriových elektrických vozidel - simulační software, str. 1/9

Zkus ebnı protokol c. PROT 16/2018

1 Výkonová akumulace. Průběhy elektrických veličin pro denní diagram jsou na následujícím obrázku.

Gel. AGM baterie. baterie % baterie %

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

SIMPLY CLEVER Výsledky testu baterie Economy 72 Ah

Zkus ebnı protokol c. PROT 30/2018

Návrh akumulačního systému

Ostrovní systém s vysokou spolehlivostí a inovativními funkcemi

Virtuální instrumentace I. Měřicí technika jako součást automatizační techniky. Virtuální instrumentace. LabVIEW. měření je zdrojem informací:

1/60 Fotovoltaika systémy

OLOVĚNÉ AKUMULÁTORY. Svět zdrojů energie.

Metody řízení moderních soustav s

Určen pro přímé měření izolačního odporu v síťových kabelech, transformátorech, elektromotorech aj.

High Energy 3D Accumulator Vysokokapacitní 3D Akumulátor

Regulátor nabíjení HP2430-HP A

Návod k použití záložních zdrojů MTN.

Manuál nabíječka Ctek D250TS

SaveBOX. Ing.Petr KELAR. Martin Dorazil R&D

Elektrochemické články v elektrické trakci železniční (Rail Electromobility)

Vanadové redoxní baterie

Software pro formování dielektrika kondenzátorů

Měření teploty, tlaku a vlhkosti vzduchu s přenosem dat přes internet a zobrazování na WEB stránce

Baterie NELUMBO SG. Specifikace. Obsah

Energie pro budoucnost, MSV 2015 Měření a řízení energetických toků nutný předpoklad pro hospodárnost Jan Grossmann

BATERIE OPTIMA. Autobaterie OPTIMA jsou nejrozšířenější startovací akumulátory na světě, prodávají se v nejvíce státech světa.

Uživatelský manuál Dotykový zobrazovací LCD displej. Typ: SR-RM-3

Automatické ovládání potkávacích a dálkových světel vozidla

Testování akumulátorových baterií na bázi Lithia v aplikaci pro PZS

Základy elektrotechniky

Metodika certifikace zařízení OIS

Zblázněná elektronika vozidla a sporadicky vybitý akumulátor

Uživatelská příručka

PETR GAMAN CEO AERS VELKOKAPACITNÍ BATERIE PRO PRŮMYSLOVÉ APLIKACE

1.2 Vzhled a rozměry Materiály a rozměry plášť je vyroben z PC (polykarbonát). Rozhraní z tekutých krystalů je vyrobeno z tvrzeného akrylu.

Modul GPS přijímače ublox LEA6-T

BATERIE PRO ELEKTROKOLA RÁMOVÉ BATERIE

Soubor zařízení (meteostanic) je určen pro monitoring meteorologických parametrů ve venkovním prostředí.

Návod k použití. ACT 612 Inteligentní tester 6V / 12V akumulátorů. ADI Global Distribution.

ELK-BLT TESTER ŽIVOTNOSTI AKUMULÁTOROVÝCH BATERIÍ a.k.a Battery Mhos Meter ver. 3.0

prodej opravy výkup transformátorů

Elektrochemické akumulátory. přehled

Smart-UPS On-Line. 230 V s lithium-iontovými bateriemi

Baterie LiFePO 4. Specifikace. Obsah

Technická specifikace LOGGERY D/R/S

Malé trakční baterie powerbloc powerbloc dry

Návod k LiFePO4 akumulátorům. www. evbattery.cz

Company LOGO. Zkušenosti s provozem elektrobusů v Dopravním podniku Ostrava (07/2010 až 08/2013)

Návod k použití mqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty

20ZEKT: přednáška č. 7 Zdroje

Návod k použití. ACT CHROME Inteligentní tester 12V akumulátorů. ADI Global Distribution.

Základy elektrotechniky

Elektrochemický zásobník energie. Nominální napětí různých technologií: AUTOBATERIE Zpravidla 6 sériově zapojených olověných článků.

Manuál a záruční list

Aktuální trendy v akumulaci a fotovoltaice, bariéry rozvoje v ČR. Ing. Pavel Hrzina, Ph.D.

NABÍJEČE - USMĚRŇOVAČE A VYBÍJEČE AKUMULÁTORŮ PRO PRŮMYSLOVÉ APLIKACE SOUHRNNÝ PŘEHLED

Metodika testů pro zařízení LZZ

INTELIGENTNÍ NABÍJEČKA IPC-7

Obsah 1. Základní pojmy a parametry 2. Akumulátory pro notebooky 3. Akumulátory pro fotoaparáty 4. Akumulátory pro videokamery

Technické specifikace přístrojů pro část D zadávací dokumentace veřejné zakázky Laboratorní přístroje II pro projekt UniCRE

Vanadové redoxní průtočné baterie. Jiří Vrána Jaromír Pocedič

GPS MOTOTRACKER GC P

NEUSTÁLE NAPLNO S NABÍJEČKOU EXIDE NOVÁ NABÍJEČKA OD SVĚTOVÉHO LÍDRA EXIDE

POKROČILÉ BATERIOVÉ ŘEŠENÍ HAWKER WATER LESS MÉNĚ DOLÉVÁNÍ VÍCE VÝHOD PRO ZÁKAZNÍKY

Metodika ověřování zařízení pro odbavovací a informační systémy ve veřejné osobní dopravě

trak power Vysokofrekvenční nabíjecí technologie Made in Germany premium charge

GPS/GSM lokátor. Technické parametry: Hmotnost: GPS přesnost: Provozní teplota: -20 až + 55 C. Popis jednotlivých částí:

Metodika výpočtu kritérií solárních fotovoltaických systémů pro veřejné budovy

7.1 Pr b hy z nabíje e BEL510

Záložní zdroj SinusPRO-500E

Chytré měření a jeho specifikace

Systémy pro měření, diagnostiku a testování prototypů II. Odůvodnění vymezení technických podmínek podle 156 odst. 1 písm. c) ZVZ

Diagnostika zařízení měřicím vozem

On-line datový list. WTT190L-K3534 PowerProx MULTITASKINGOVÉ OPTOELEKTRONICKÉ SNÍMAČE

NÍZKOFREKVENČNÍ GENERÁTOR BG3

Systém RADOM SECURITY pro zabezpečení objektů

Projekt č. TA

Návod k použití. CZ Příloha. Solární regulátor nabíjení BlueSolar PWM - LCD - USB 12 V 24 V 5 A 12 V 24 V 10 A 12 V 24 V 20 A

Zkušenosti z testování a zkoušení v EMC a KLIMA laboratořích EUROSIGNAL

Banner Battery Service Tool - BBST

Č.J. PPR /ČJ PRAHA Počet listů: 6

Keep Moving.

TECHNICKÝ PŘEHLED. Spolehlivost SPR/TPR: VYSOCE VÝKONNÝ FLEXIBILNÍ SS SYSTÉM

Výběr z ceníku produktů. autonomní zónová regulace + prostorové termostaty.

Vzdálené laboratoře pro IET1

Zvyšující DC-DC měnič

On-line datový list. WTT190L-A2232 PowerProx MULTITASKINGOVÉ OPTOELEKTRONICKÉ SNÍMAČE

Baterie OPzS. Řešení pro nejvyšší nároky

Integrace lithiových baterií Elektropohony Z Česka. Dlouhodobé testování lithiových článků v laboratořích EVC Group - praktické zkušenosti a poznatky

NAPÁJECÍ MODUL MN1 ZDROJ MN

Sínusový záložní zdroj INTEX

NABÍDKA NA SOLÁRNÍ OHŘEV VODY. sestavy SW: 1,5/100, 2/125 a 2/160

Automatické adaptérové nabíječe řady MAC (Mini Automatic Changer)

Forarch

Určen pro přímé měření izolačního odporu v síťových kabelech, transformátorech, elektromotorech aj.

Software pro testování kvality kondenzátorů v provozních podmínkách

Programovatelná řídící jednotka REG10. návod k instalaci a použití 2.část. Řídící jednotka výroby pečiva ERP2

Transkript:

České vysoké učení technické v Praze Fakulta dopravní Provozní testování elektrických akumulátorů energie a jejich modelování Jindřich Sadil, Martin Leso sadil@fd.cvut.cz leso@fd.cvut.cz Stav k 6.10.2014

Obsah Testování elektrických akumulátorů energie v laboratoři Důvody pro testování Rozsah testování Popis pracoviště Parametry testování HW a SW řešení pracoviště Vybrané výsledky testování Plán rozvoje Testování elektrických akumulátorů energie na vozidle Modelování elektrických akumulátorů energie a BEV

Důvody testování? Na akumulátoru energie závisí zásadně parametry elektrických vozidel (především BEV, ale také HEV) co se týče trakčních vlastností, provozních vlastností a investičních a provozních nákladů.

Rozsah testování Testování elektrických akumulátorů energie: Měřené charakteristiky krátkodobé (vybíjení a nabíjení), dlouhodobé (cyklická životnost při různých provozních podmínkách). Možné typy testovaných elektrických akumulátorů elektrochemické články nebo baterie superkapacitory Bezpečnostní opatření při testování akumulátorů dodržení provozních napětí daných výrobcem, dodržení nabíjecích a vybíjecích proudů daných výrobcem, vypnutí měření při překročení nastavené teploty nezávislý obvod kontrolující funkci SW

Popis pracoviště principiální schéma

Popis pracoviště - fotografie Aku Lázeň Zdroj Zátěž

Parametry testování Obecné parametry Vzorkovací perioda T S (s) pro pořízení a ukládání dat. Maximální povolená teplota ϑ Max ( C). Parametry vybíjení Teplota při vybíjení ϑ Dis ( C). Vybíjecí proud I Dis (A). Minimální napětí akumulátoru U Min (V). Hloubka vybíjení DOD (%). Časová prodleva po vybití TD Dis (s). Parametry nabíjení Teplota při nabíjení ϑ Ch ( C). Nabíjecí proud I Ch (A). Maximální napětí akumulátoru U Max (V). Minimální nabíjecí proud I ChMin (A). Časová prodleva po nabití TD Ch (s). Na pracovišti je možné naprogramovat různá schémata testování. Následuje popis cyklického testování s průběžnými testy kapacity.

Napětí akumulátoru [V] Proud akumulátoru [A] Cyklické testování s průběžnými testy kapacity Popis 1 dílčího cyklu 1) vybíjení 1) Vybíjení Vybíjení nastaveným proudem I Dis. Do příslušných datových souborů se s nastavenou periodou T S ukládají následující měřené/dopočítané U veličiny: Acc teplota, napětí akumulátoru, vybíjecí proud akumulátoru, výkon při vybíjení, celková vybitá energie. Vybíjení se ukončí, pokud je dosažena nastavená hloubka vybíjení DOD, nebo je dosaženo minimální napětí akumulátoru U Min, nebo je překročena maximální povolená teplota ϑ Max. 4 3.75 3.5 3.25 3 2.75 2.5 2.25 2 1.75 1.5 1.25 1 0.75 0.5 0.25 Napětí a proud akumulátoru 0 0 50 100 150 200 250 0 Čas [s] 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 I Acc

Napětí akumulátoru [V] Proud akumulátoru [A] Cyklické testování s průběžnými testy kapacity Popis 1 dílčího cyklu 2) nabíjení 2) Nabíjení Nabíjení nastaveným proudem I Ch. Do příslušných datových souborů se s nastavenou periodou T S ukládají následující měřené/dopočítané U veličiny: Acc teplota, napětí akumulátoru, nabíjecí proud akumulátoru, výkon při nabíjení, celková nabitá energie. Nabíjení je ukončeno, pokud nabíjecí proud klesne pod hodnotu I ChMin, 0 nebo je dosaženo maximální napětí akumulátoru, nebo je překročena maximální povolená teplota ϑ Max. 4 3.75 3.5 3.25 3 2.75 2.5 2.25 2 1.75 1.5 1.25 1 0.75 0.5 0.25 Napětí a proud akumulátoru 0 50 100 150 200 250 300 350 0 Čas [s] 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 I Acc

Cyklické testování s průběžnými testy kapacity Popis dlouhodobého testování Proběhne nastavený počet metacyklů. 1 metacyklus sestává z: nastaveného počtu výše popsaných dílčích cyklů. jednoho testu kapacity akumulátoru plné vybití do minimálního napětí akumulátoru U Min. V příslušných datových souborech se ukládají měřené/vypočtené hodnoty po celou dobu testování

Použitý HW nejdůležitější přístroje Programovatelný zdroj A6KW (PCE Powercontrol). zdroj napětí max. 20 V, 300 A, 6000 W. Programovatelná zátěž EL-9080-400 (Elektroautomatik). elektronická zátěž max. 80 V, 400 A, 4800 W. Programovatelný oběhový temostat F33-ME (JULABO). lázeň s teplotním rozsahem -30 až +200 C (topení i chlazení). 16-bitová karta DAQ 6036E (National Instruments). měření napětí akumulátoru, vyhodnocení měření teploty pomocí senzoru SMT 160, generování verifikačního signálu pro bezpečnostní obvod

SW řešení SW Labview je použit pro komplexní ovládání testování, mimo jiné zadávání parametrů testování, ovládání přístrojů, pořizování a předzpracování dat, správa datových souborů

Napětí akumulátoru [V] Proud akumulátoru [A] Výsledky testování 1) Vybíjení napětí a proud Napětí a proud během vybíjení akumulátoru 90 Ah LiFeYPO 4 po 13000 cyklech 10% hloubky vybíjení proudem 135 A. U Acc Napětí a proud akumulátoru během vybíjení 4 160 3.75 150 3.5 140 3.25 130 3 120 2.75 110 2.5 100 2.25 90 2 80 1.75 70 1.5 60 1.25 50 1 40 0.75 30 0.5 20 0.25 10 0 0 50 100 150 200 250 0 Čas [s] I Acc

Výkon akumulátoru [W] Energie odebraná z akumulátoru [Wh] Výsledky testování 1) Vybíjení výkon a energie Výkon a energie během vybíjení akumulátoru 90 Ah LiFeYPO 4 po 13000 cyklech 10% hloubky proudem 135 A. 600 Výkon a energie akumulátoru během vybíjení 60 P Acc 550 55 W Acc 500 50 450 45 400 40 350 35 300 30 250 25 200 20 150 15 100 10 50 5 0 0 50 100 150 200 250 0 Čas [s]

Napětí akumulátoru [V] Proud akumulátoru [A] Výsledky testování 2) Nabíjení napětí a proud Napětí a proud během nabíjení akumulátoru 90 Ah LiFeYPO 4 po 13000 cyklech 10% hloubky proudem 135 A. U Acc Napětí a proud akumulátoru během nabíjení 4 160 3.75 150 3.5 140 3.25 130 3 120 2.75 110 2.5 100 2.25 90 2 80 1.75 70 1.5 60 1.25 50 1 40 0.75 30 0.5 20 0.25 10 0 0 50 100 150 200 250 300 350 0 Čas [s] I Acc

Výkon akumulátoru [W] Energie dodaná do akumulátoru [Wh] Výsledky testování 2) Nabíjení výkon a energie Výkon a energie během nabíjení akumulátoru 90 Ah LiFeYPO 4 po 13000 cyklech 10% hloubky proudem 135 A. P Acc 600 550 Výkon a energie akumulátoru během nabíjení 60 55 W Acc 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 50 100 150 200 250 300 350 0 Čas [s]

Výsledky testování Shrnutí příkladu výsledků akumulátor 90 Ah LiFeYPO 4 po 13000 cyklech 10% hloubky proudem 135 A. I W out W in η* [%] [xc] [Wh] [Wh] 1,5 29,6 32,4 91,4 * energetická účinnost nabíjení Jiný výsledek: akumulátor 90 Ah LiFeYPO 4 po cca 60 hlubokých cyklech proudem 3C.

120.00 100.00 Proud 150 A, hloubka vybíjení 10% Proud 135 A, hloubka vybíjení 10%, různá napětí Umax. Proud 135 A, hloubka vybíjení 50%, Proud 150 A, hloubka vybíjení 50% 80.00 teplota okolí cca 5 C Kapacita (%) 60.00 Proud 135 A, hloubka vybíjení 10% teplota pouzdra 32 C Akumulátor LiFeYPO4 90Ah Akumulátor LiFeYPO4 100Ah Akumulátor LiFeYPO4 90Ah 40.00 teplota pouzdra 27 C Samovybíjení po 1,5 roce 20.00 0.00 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Počet cyklů přepočteno na plné cykly Ústav řídící techniky a telematiky

Výsledky testování Cena za jednu uloženou kilowatthodinu: Z výsledných kapacitních charakteristik (viz předchozí snímek) plyne pro akumulátor s oranžovou charakteristikou: kapacita po 465 plných cyklech je 80 % nominální kapacity pokud v tuto chvíli akumulátor vyhodíme, zaplatili jsme za uložení a zpětnou dodávku 1 kwh elektrické energie 19 Kč! ( pro akumulátor s modrou charakteristikou zaplatíme 9 Kč.) kapacita po 1128 plných cyklech je 60 % nominální kapacity pokud v tuto chvíli akumulátor vyhodíme, zaplatili jsme za uložení a zpětnou dodávku 1 kwh elektrické energie 8 Kč. pro akumulátor se žlutozelenou charakteristikou: kapacita po 1500 plných cyklech je 5 % nominální kapacity pokud AŽ v tuto chvíli akumulátor vyhodíme, zaplatili jsme I TAK za uložení a zpětnou dodávku 1 kwh elektrické energie 5,50 Kč! Výsledky v náročných laboratorních podmínkách neodpovídají provozu ve vozidle, který je pro akumulátory příznivější. Proto testujeme akumulátory i přímo na vozidle (viz dále).

Shrnutí, plán rozvoje pracoviště Pracoviště pro testování elektrických akumulátorů Od roku 2010 na Českém vysokém učení technickém v Praze, Fakultě dopravní, Ústavu řídicí techniky a telematiky (od r. 2013 ) Možnost provádění krátkodobých i dlouhodobých testování, Elektrochemické akumulátory, superkapacitory Programovatelné cyklování akumulátorů. Od května 2013 programovatelné řízení teplot testování. Další plány Vytvoření komplexního testování různých charakteristik akumulátorů (závislosti OCV, SOC, SOH, vnitřního odporu, teplot, při různých proudech atd.) s možností vydání certifikátu akumulátoru.

Testování akumulátorů na vozidle BEV Citroën Saxo Electrique: doc. Ing. Martin Leso, Ph.D., ČVUT FD Rebaterizace 42 sériově zapojenými akumulátory 3,2 V, 160 Ah Čínské akumulátory Winston Battery, technologie LiFeYPO 4 Instalovaný automatizovaný monitorovací systém původní i dodatečně osazená čidla záznam důležitých provozních veličin datum, čas, meteorologické údaje (teplota, tlak, vlhkost), údaje z přijímače GPS (čas, poloha, nadmořská výška aj.), rychlost a vzdálenost odometru, napětí a proud trakční baterie ukládání předzpracovaných hodnot do datových souborů každou vteřinu

Modelování akumulátorů Model chování akumulátorů vstupem je požadovaný výkon akumulátoru a čas trvání tohoto výkonu dalšími vstupy jsou parametry, charakteristiky a stav akumulátoru na začátku časového úseku výstupem je stav akumulátoru na konci časového úseku a informace o splnitelnosti požadovaného výkonu model je verifikován měřením akumulátorů v laboratoři i v BEV model je navázán na nadřazený model BEV, který je taktéž verifikován provozním měřením na BEV

Modelování BEV - ukázka