Gestione batterie : DOD, C, funzionamento integrato di BMS, CB e inverter

[AlessioF76]

Note di Moderazione: In questa discussione si parlerà della gestione ottimale delle batterie nei veicoli elettrici, possibilmente senza entrare troppo nel dettaglio delle soluzioni specifiche adottate nei vari veicoli se già trattate in 3d o sezioni più dedicate. Lo scopo è ovviamente quello di arrivare a massimizzare sia le prestazioni del mezzo, in particolare l'autonomia, sia la durata delle batterie, ove per durata su un veicolo elettrico si intende di solito la percorrenza in km che si riuscirà a coprire prima che il cambio di batteria diventi necessario. L'intento è raggruppare per comodità di tutti definizioni e considerazioni su sigle e grandezze un tempo note solo agli esperti di settore ma che ormai sono sempre più conosciute e utilizzate anche da semplici utenti di veicoli elettrici. Si parlerà quindi di DOD (Deep of Discharge), cicli di vita, intensità di scarica (C) e di come queste grandezze vengono considerate e gestite da chi usa il veicolo o, in veicoli evoluti, dai circuiti di controllo (BMS, centralina, CB) e dal loro funzionamento integrato Riccardo

Ciao a tutti, ho perso il link, ma appena lo trovo lo "posto".... Ho letto il resoconto di oltre 6 mesi di test e vsto i video... sembra essere possibile evitare un bms! L'idea è semplice: generalmente le celle differiscono di tensione in scarica e in particolar modo quando sono prossime alla scarica... generalmente si equalizza la fine cariaca.. forse l'inghippo è proprio qui: quando le celle sono cariche vanno sempre bene! L'americano propone di scaricare a 2.7V tutte le celle UNA PER UNA, caricarle in serie fino a 3.3V per la cella peggiore (senza sovraccaricare le altre ovviamente ) e utilizzarle fino ad una scarica di 3V a vuoto... dopo olre mesi di uso giornaliero le celle restano "equalizzate". L'IDEA MI SEMBRA INTERESSANTE...

[richiurci]

Gestione batterie : DOD, C, funzionamento integrato di BMS, CB e inverter

Alessio aveva postato questa soluzione in un 3d specifico della Seicento Elettra.

In questo periodo sono in vena e provo di nuovo a iniziare un 3d specifico per riunire tutte le domande e le soluzioni generiche riguardanti la gestione di carica e scarica delle batterie su un veicolo elettrico.

L'idea mi sembra discutibile, o meglio è semplicemente una gestione manuale delle celle. Fattibile, ma non facile se le celle in serie sono tante (es 72 sulla Elettra)
Non sono assolutamente d'accordo a scaricarle a 2,7V, è inutile fare una scarica così profonda.

Anche caricarle tutte in serie fino a 3,3V... senza sovraccaricare le altre.. cioè? In pratica vuol dire controllarle durante la carica, ma senza un circuito si rischiano danni (esperienza già fatta sul forum....)

In effetti le mie 72 celle sono ancora molto allineate, e l'equalizzazione non interviene quasi mai.
Però un circuito di gestione per quanto semplice ce l'ho, e ferma la carica quando una o più celle raggiungono 3,6V.

Senza è pericoloso, lo ripeto per evitare che si ripetano rotture di celle già viste...


Dimenticavo: esistono discussioni interessanti in altre sezioni ma di solito specifiche per un mezzo, chi è interessato può per esempio leggersi questa:
http://www.energeticambiente.it/fiat...r-bms-ccm.html
oppure questa che ormai è anche troppo lunga:
http://www.energeticambiente.it/fiat...fai-da-te.html

[tonini_mingoni]

Per rispondere ad alessio...la soluzione che proponi si chiama "sovradimensionamento pacco batteria rispetto al suo reale utilizzo".
In questo modo fai lavorare le celle dentro un range NON pericoloso, ma se una cella si rompe o si esaurisce molto prima delle altre (ed è qui che interviene il bms) il discorso cambia.

Ciao

Fox

[richiurci]

Il DOD: come va interpretato?

Voglio farmi del male, quindi ho deciso di sfidare mezzo mondo su una mia convinzione...
Premetto che questo argomento è stato motivo di discussioni abbastanza accese tra me e Jumpjack, che presto tornerà a scrivere e dirà la sua.
Però pur nella mia presunzione mi sembra di capire che altri la pensano come lui... e allora vediamo se riuscite a convincermi!

Il punto è questo.
I costruttori di batterie forniscono, per dare una stima della durata delle batterie, il numero di cicli 'garantiti' a varie profondità di scarica (DOD), es DOD al 100%, all'80% ecc.
In realtà questi cicli devono indicare anche una certa intensità di scarica, ma di questo parliamo in un altro momento. Per ora ipotizzo siano tutte scariche alla stessa intensità.
Ipotizzo anche per semplicità che lo stile di guida e quindi il consumo del mezzo (in Wh/km) sia costante.

Per semplicità voglio ragionare in km, e ipotizzo che il mio pacco batterie sia di 60Ah e mi faccia percorrere con una scarica completa 100km. Il produttore garantisce che le batterie dureranno 3000 cicli all'80% del DOD e 5000 cicli al 70%.

La mia interpretazione è la seguente: poichè per ciclo si intende una scarica pari alla percentuale indicata della capacità, e poichè la percorrenza è proporzionale agli Ah scaricati:
se scarico sempre le batterie all'80% faccio in totale 100km x 80% x 3000 = 240000km
se scarico sempre le batterie all'70% faccio in totale 100km x 70% x 5000 = 350000km

L'interpretazione alternativa (Jump e non solo) è invece: per ciclo si intende comunque la scarica di tutta la capacità nominale, quindi una scarica a DOD=50% in pratica non va considerato come un ciclo ma come mezzo ciclo. Ne consegue che:
se scarico sempre le batterie all'80% faccio in totale 100km x 3000 = 300000km
se scarico sempre le batterie all'70% faccio in totale 100km x 5000 = 500000km

Chi ha ragione? A parte che la mia mi sembra un'interpretazione più logica (e per forza... è la mia...) a mio favore, ovviamente IMHO, è la constatazione non solo che la 2a interpretazione fornisce con tutte le batterie previsioni di vita troppo ottimistiche, ma anche il fatto che tutti i data-sheet che ho letto portano, anche con la mia interpretazione, una percorrenza che aumenta sempre riducendo il DOD di scarica, per lo meno per DOD consistenti (es 50% o più).
Se fosse sbagliata dovrebbe prima o poi saltar fuori un data-sheet che fornisca con la mia una durata minore a DOD minore, e con la 2a una durata maggiore con DOD maggiore come la logica e la fisica suggeriscono.

Forse non sono stato molto chiaro, aspetto commenti!

[roby.lt]

Condivido la tua interpretazione, anche perchè avevo capito così anche io, vale a dire 1 ciclo con dod 100%, 1 ciclo con dod 80%, ecc...
Invece non sò precisamente a quanti anni invecchiano le LiFePO4, anche facendone un uso molto limitato.

Su Wikipedia ho letto proprio adesso: tempo di vita >10 anni. E' una notizia molto positiva, avendo fatto la conversione al LiFe sul mio Vectrix da circa un anno!!!

[richiurci]

Ok, grazie per il primo voto a favore!

Ne approfitto per una considerazione forse ovvia, che vale sia per il numero di cicli che per la durata in anni.
Si tratta sempre di dati 'statistici', nel senso che per esempio i numeri di cicli sono definiti per un certo degrado delle batterie, mi sembra l'80% della capacità.
Quindi in realtà le migliaia di cicli potranno essere ancora di più se un non necessita di tutta la capacità nominale ma solo di parte.

Stessa cosa per la durata in anni.

Inoltre sui nostri mezzi abbiamo di solito un gran numero di celle. Quando arriverà il momento con un minimo di capacità tecniche non sarà necessaria una fossa comune, ma solo un'eutanasia selettiva, soprattutto se le celle degradate saranno poche.
Ovviamente questo comporterebbe mischiare celle vecchie e nuove e probabili sostituzioni successive più ravvicinate delle superstiti, ma io con 72 celle se non verificherò un peggioramento molto uniforme su tutte valuterò anche una eventuale sostituzione parziale

[tonini_mingoni]

Condivido tecnicamente il punto di vista di Riccardo. (penso che occorra un chimico per aiutarci in questa risposta)
Putroppo nel cercare di dare un tempo di vita delle celle, dobbiamo tenere presente che vengono scaricate con correnti molto diverse da quelle misurate a banco in laboratorio a temperature costanti...

Tra 2,3 anni potremo dare una risposta a questo quesito (dai non c'è molto da aspettare...con le Pb sappiamo già com'è andata a finire...)

Fox

[ccriss]

Anche io ho sempre letto il datasheet nel modo con cui lo legge anche Riccardo. Leggerlo nel modo ipotizzato da Jump darebbe dei numeri troppo ottimistici e ancora meno corrispondenti alla realtà. Per le batterie al piombo si ipotizzerebbero decine di migliaia di Km che nessuno peraltro ha mai fatto.
Credo di il misundertanding di Jumpjack sia legato al fatto che nel datasheet (vedi Winston) si parla di cicli di vita (cycle life) e non di cicli di scarica (se ricordo bene lui faceva riferimento a quelli) che corrisponderebbero ad una scarica profonda al 100%.
Comunque i grafici di Winston secondo me lo dice abbastanza chiaramente (su 70%DOD e 80%DOD).

[richiurci]

Gianni, anche il tuo bilancia a 100mA!

Lo ripeto per l'ultima volta, se ne parla ampiamente nel 3d su CCM/BMS fai date:

qualsiasi BMS NON può funzionare senza interagire con il CB, perchè le correnti di bilanciamento sono sempre tra pochi mA a qualche A e quindi se una cella va in overvoltage in piena fase di carica, e il BMS non 'avvisa' il CB di rallentare o fermarsi, la cella NON viene protetta.

[massimo_merilio]

Allora devo comprare un caricabatterie e un BMS.
Ne conosci da consigliarmi ?

[richiurci]

perchè non cerchi di capire se puoi dialogare col tuo?

[massimo_merilio]

Il mio in effetti ha un cavo che esce tipo un cavo di rete.
Come potrei capire se un BMS può dialogare con il mio CB ?

[richiurci]

Procurarsi qualche manuale/documento dettagliato, anche scrivendo alla ditta produttrice. A volte con la sigla si trova qualcosa su internet.
Basterebbe un qualsiasi ingresso al CB, tipo un sensore temperatura, un allarme, qualsiasi segnale fatto per fermare il CB o cambiare la potenza di ricarica potrebbe essere usato

[GianniTurbo]

A mio avviso un Bms che sia tale se una cella va sopra o sotto i parametri stacca il carico e stacca l'eventuale ricarica.
(di qui la necessità di conoscere il carico max sopportato dal pacco batterie, per dimensionare il BMS)
Evita quindi che il cb sovraccarichi le batterie, come nel caso di Massimo e stacca il carico se anche una sola una cella è troppo scarica, come è successo a Massimo.
Che poi il bilanciamento sia pressoche nullo e che molti BMS siano inaffidabili è un altro discorso.
Per bilanciare, una volta carico il pacco, bisogna "rabboccare" le celle una ad una con qualcosa che porti tuttte le celle allo stesso livello
ho suggerito a Massimo questo
Charger for Single LiFePO4 Battery(3.65V/10A)JCSC10 | eBay
viste le diemnsioni delle celle, ovviamente da accoppiare ad un amperometro/volmetro per capire quanta energia si sta iniettando dentro la cella. Io uso l'imax b8 perchè ho celle da 40A, quindi 7A max sono adeguati
E qui chiudo.

[richiurci]

Anche se si parla della Open Start Lab di massimo, ho spostato qui i messaggi relativi alla gestione batterie.
Questo è un 3d generico su BMS e dintorni, trascurato ma secondo me più adatto per dilemmi generici.
Mi ripropongo anche di spostare ancora qui i messaggi interessanti riguardanti l'argomento ma di non rispondere a quesiti generali in 3d troppo specifici e meno visibili, per quanto possano interessare le mie osservazioni...

Gianni, chiedo se conosci qualcuno che ha un BMS che realmente STACCA il carico, perchè per quanto ne capisco non è facile e introdurrebbe una certa perdita di potenza sempre.
Secondo me lo stacco del carico comunque può (deve?) essere fatto semplicemente mandando il segnale di allarme dal BMS all'inverter.
In tal caso non interessano più potenza e corrente richieste dal motore.

Secondo me i FET interni ai BMS che staccano direttamente il pacco sono adatti ad usi leggeri come biciclette elettriche