A:n mitoitus asuntoauton natrium-ioniakku ilmastointilaite ei ole vain Ah. Pakkauksen on käsiteltävä käynnissä olevaa virtaa, käynnistyspurkausta, invertterin häviötä, suurta tasavirtaa, jännitteen katkaisua ja palautumiskäyttäytymistä.
Vaikka kapasiteetti näyttäisi riittävältä, järjestelmä voi silti epäonnistua invertterin laukaisun, BMS-järjestelmän katkaisun, jännitteen alenemisen, kuumalla säällä tapahtuvan ajokatkon, laturin epäsuhdan tai huonon palautumisen vuoksi sammutuksen jälkeen.
Asuntoautojen vaihtovirtakäyttöä varten todellinen kysymys on, pystyykö valmis natrium-ionipakkaus sovittamaan yhteen kuormituksen, ylijännitteen, jänniteikkunan, BMS-rajat, laturin, invertterin poiskytkennän, lämpötilastrategian ja latausreitin yhtenä järjestelmänä.
Aloita ilmastointilaitteesta, älä akusta
Ilmastointilaite määrittää akkujärjestelmän.
Pieni tasavirta-ilmastointilaite, 120 voltin AC-kattoyksikkö, 13 500 BTU:n asuntovaunun ilmastointilaite ja 15 000 BTU:n yksikkö eivät aiheuta samaa kysyntää. Jopa yksiköt, joilla on sama BTU-luokitus, voivat poiketa toisistaan kompressorin käyttäytymisen, puhaltimen kuormituksen, hyötysuhteen, käynnistysvirran ja käyttöasteen suhteen.
13 500 BTU:n yksikkö voi ilmoittaa noin 12,5 A:n jäähdytysvirran täydellä kuormalla ja 63 A:n lukitun roottorin virran, kun taas toisessa tuoteselosteessa voi olla noin 1599 W käyttötehoa ja 63 A:n kompressorin lukitun roottorin ampeeria. Tarkka arvo riippuu mallista, mutta kompressorin käynnistys voi olla paljon vaativampi kuin jatkuva käyttö.
Lukitun roottorin ampeerit eivät ole jatkuvaa käyttövirtaa. Ne ovat varoitusmerkki siitä, että taajuusmuuttajan ylijänniteluokitus, BMS:n huippuvirransietokyky, kaapelin vastus, jännitteen alenema ja kompressorin käynnistyskäyttäytyminen on tarkistettava yhdessä. Mitoitus on aloitettava vaihtovirran tyyppikilvestä, ei yleisestä akkuarviosta.
Käynnissä olevat watit ratkaisevat käyttöajan, mutta käynnistyspiikki ratkaisee, käynnistyykö järjestelmä.
Suoritusajalla on merkitystä, mutta ensimmäinen epäonnistuminen tapahtuu usein ennen kuin suoritusajalla on merkitystä. Kun kompressori käynnistyy, invertterin kysyntä kasvaa, tasavirran tulovirta nousee, jännite laskee ja BMS-järjestelmä saattaa nähdä tilan, joka on sallitun alueen ulkopuolella.
Jos invertteri ei pysty käsittelemään virtapiikkiä, vaihtovirta ei koskaan käynnisty. Jos BMS:n huippuvirran raja-arvo on liian alhainen, akku kytkeytyy irti. Jos kaapelireitti on heikko, vaihtosuuntaajassa näkyy alhainen jännite, vaikka akussa olisi vielä energiaa. Jos invertterin matalajännitteen katkaisu ei vastaa natriumionien jänniteikkunaa, järjestelmä voi pysähtyä ennenaikaisesti tai palautua huonosti.
Käyttövatit vastaavat käyttöaikaa. Käynnistysvirta vastaa siihen, käynnistyykö järjestelmä lainkaan.
Asuntoautojen ilmastointiin tarkoitettu natriumionipaketti on mitoitettava molempia varten.
Käytä wattitunteja, älä pelkästään ampeeritunteja.
100Ah:n akku 12 V:n jännitteellä varastoi paljon vähemmän energiaa kuin 100Ah:n akku 48 V:n jännitteellä. Ilmastointilaitteen mitoituksessa wattitunnit tai kilowattitunnit ovat puhtaampia, koska vaihtovirtakuorma mitataan watteina.
Akun tarvitsema energia ≈ AC-käytössä olevat watit × tavoitekäyttöaika ÷ invertterin hyötysuhde ÷ käyttökelpoisen energian osuus.
Esimerkiksi 1 500 W:n asuntovaunun ilmastointilaite, jossa on tehokas 90%-invertteri, tarvitsee noin 1,5 kW:n tehon. 1,500W ÷ 0.90 ≈ 1,667W akun puolelta. Kahden tunnin käyttöaikatavoitteelle tämä tarkoittaa seuraavaa 1,500W × 2 tuntia ÷ 0.90 ≈ 3,333Wh ennen varamarginaalia, jännitteen alenemaa, katkaisurajoja, suurvirtaista rasitusta ja BMS-käyttäytymistä. Käytännössä järjestelmän on ehkä oltava lähempänä 4-5 kWh:n luokan pakkausta, vaihtovirtamallista riippuen.
Kompressorin käyttöaste, ulkolämpötila, eristys, varjostus, termostaatin asetus, ilmavuodot ja ilmastointilaitteen tehokkuus muuttavat kaikki todellista energiankulutusta. Mitoita laite odotettavissa oleviin olosuhteisiin, ei helpoimpaan tuntiin.
DC-järjestelmän jännite muuttaa virtaongelmaa
Sama vaihtovirtakuorma tuottaa hyvin erilaisen tasavirran akun jännitteestä riippuen.
| AC-kuormitus invertterin kautta | 12V akkujärjestelmä | 24V akkujärjestelmä | 48V akkujärjestelmä |
|---|
| 1 500W hyötysuhteella 90% | ~139A DC | ~69A DC | ~35A DC |
| 2000W 90%-tehokkuudella | ~185A DC | ~93A DC | ~46A DC |
| 3 000W hyötysuhteella 90% | ~278A DC | ~139A DC | ~69A DC |
Kaapelireitin on kuljetettava erittäin suurta virtaa, ja jännitehäviö muuttuu herkemmäksi resistanssille. Lämpötila, sulakkeiden mitoitus, liittimien luokitus, liittimien laatu ja asennusvirheet tulevat paljon tärkeämmiksi.
13 500 BTU:n tai 15 000 BTU:n kattovaihtovirtajärjestelmissä 24 tai 48 V:n alustoja on usein helpompi hallita, koska ne vähentävät tasavirran kuormitusta.
BMS on mitoitettava kompressorin käyttäytymistä varten.
Asuntoautojen ilmastointilaitteet aiheuttavat huipputapahtumia: kompressorin käynnistys, uudelleenkäynnistys lyhyen syklin jälkeen, kuumalla säällä tapahtuva toiminta ja matalan SOC-asteen toiminta. Jos BMS:n huippuvirran raja tai sallittu huippuvirran kesto on liian pieni, järjestelmä voi laukaista, vaikka pakkauksessa olisi riittävästi energiaa.
Kennot, BMS-tehovaihe, virtakiskot, johdot, liittimet, sulake, liitin, invertterin tulo ja kaapelin pituus muodostavat kaikki yhden purkautumisreitin. Jos jokin osa on alimitoitettu, järjestelmä voi pettää käynnistyksen aikana. Suurempi kapasiteetti ei automaattisesti korjaa huippuvirran rajaa.
Yksittäinen pieni 12 V:n natriumionipaketti ei yleensä riitä 1 500 W:n luokan vaihtovirtajärjestelmään, ellei sen BMS:n jatkuvaa virtaa, huippuvirran kestoa, invertterin yhteensopivuutta ja kaapelireittiä ole validoitu kyseiselle kuormalle.
Suunnittele kompressorin vaikein normaalitapahtuma: käynnistys kuumissa olosuhteissa, alhaisemmat SOC-arvot sekä varsinainen invertteri ja kaapelireitti.
Natrium-ionijänniteikkunan on vastattava invertteriä ja laturia.
Saman jännitteen natriumionipaketti ei välttämättä käyttäydy täsmälleen samalla tavalla kuin lyijyhappo- tai LiFePO4-paketti. Sen latausjännite, purkautumiskäyrä, matalajännitteen katkaisu, SOC-arvio ja palautuslogiikka voivat olla erilaisia. Jos invertteri tai laturi on säädetty toiselle kemialle, järjestelmä saattaa pysähtyä ennenaikaisesti, purkautua liikaa, latautua huonosti tai palautua huonosti suojauksen jälkeen.
Jos invertterin katkaisu on liian korkea, käyttökelpoinen energia vähenee. Jos se on liian alhainen, BMS saattaa katkaista yhteyden ensin, mikä aiheuttaa äkillisen sammumisen.
Hyvässä natrium-ioni-asuntoauton AC-suunnittelussa on varmistettava pakkauksen latausjännite, purkauksen katkaisujännite, invertterin alijännitekatkaisu, laturin profiili, mahdollinen BMS-viestintä ja suurvirtajännitteen alenema. Nämä asetukset ratkaisevat sen, tuntuuko natriumionijärjestelmä vakaalta todellisessa asuntoautokäytössä.
Pehmeä käynnistys Muutokset Käynnistysstressi Ei käynnissä Energia
Pehmokäynnistyslaite voi vähentää kompressorin käynnistysrasitusta, mutta se ei tee ilmastointilaitteesta matalaenergiakuormittajaa.
Soft-start-tuotteet vähentävät käynnistysvirtaa ja auttavat kompressorien käynnistymistä pienemmillä generaattoreilla tai invertterijärjestelmillä. Niiden arvo on lähinnä käynnistysvirran vähentämisessä, ei käynnissä olevan virran poistamisessa.
Jos pääongelma on vaihtosuuntaajan laukeaminen tai BMS-järjestelmän huippuvirran katkaisu käynnistyksen yhteydessä, pehmeä käynnistys voi olla osa ratkaisua. Jos ongelmana on riittämätön käyttöaika, pehmeä käynnistys ei korvaa akun energiaa. Käsittele pehmokäynnistystä ylijännitteiden hallintatyökaluna, ei akkukapasiteetin korvikkeena.
Käyttökelpoinen energia on pienempi kuin nimellistehon energia.
Akun arvokilven energia ei aina ole ilmastointilaitteen käytettävissä oleva energia.
Käyttökelpoinen energia riippuu jänniteikkunasta, BMS:n katkaisusta, invertterin katkaisusta, purkausvirrasta, lämpötilasta, SOC-arviosta, kaapelihäviöstä ja varamarginaalista. Jos invertteri pysähtyy ennenaikaisesti, käyttökelpoinen energia vähenee. Jos BMS katkaisee yhteyden ensin, järjestelmä voi sammua äkillisesti ja palautua huonosti.
Esimerkiksi 5 kWh:n nimellisteholla varustettu akkujärjestelmä ei välttämättä tuota 5 kWh:n verran hyödyllistä vaihtovirtapuolen energiaa vaihtosuuntaajan häviön, varamarginaalin, jännitteen katkaisun, kaapelihäviön ja suurvirran alenemisen jälkeen.
Tämä on erityisen tärkeää, kun siirrytään lyijy- tai litiumjärjestelmistä natriumionijärjestelmiin. Invertteri ja BMS on sovitettava yhteen, jotta invertteri pysähtyy oikeassa kohdassa ja laturi voi palauttaa akun sen jälkeen.
Käsittele käyttökelpoista energiaa järjestelmätason energiana, ei vain solutason kapasiteettina.
Kuuma sää muuttaa käyttöaikaa enemmän kuin monet ostajat odottavat.
Asuntoautojen ilmastointilaitteita käytetään silloin, kun ympäristö on jo valmiiksi vaativa.
Korkea ulkolämpötila, suora auringonpaiste, huono eristys, suuri sisätilavuus, ilmavuodot ja ovien aukeaminen usein voivat lisätä kompressorin käyttöastetta.
Leudon sään testin perusteella mitoitettu järjestelmä saattaa pettää kesän huippukäytössä. Jatkuvaa kompressorikäyttöä varten mitoitetusta järjestelmästä voi tulla suurempi, raskaampi ja kalliimpi. Mitoitustavoitteen tulisi vastata tuotelupausta.
Määrittele odotettavissa oleva skenaario selkeästi: jäähdytys pysäköinnin aikana, lyhyt taukojäähdytys, yön yli tapahtuva ilmastointituki, lemmikkieläinten turvallinen varajärjestelmä, retkeily ilman verkkoa tai täydellinen ilmastointi ilman generaattoria.
Matalalämpötilalataukseen tarvitaan vielä selkeä strategia
Asuntoautojen akkujärjestelmiä käytetään usein eri vuodenaikoina. Vaikka pääasiallinen ilmastointikuormitus tapahtuisi kuumalla säällä, akkua saatetaan silti ladata kylminä aamuina, talvisäilytyksessä, vuoristoleirintäalueilla tai sesongin ulkopuolisilla matkoilla.
Natriumionikemia voi tarjota hyödyllisiä mahdollisuuksia matalissa lämpötiloissa, mutta se ei tarkoita, että kaikkia natriumionipaketteja voidaan ladata vapaasti pakkasen alapuolella. Todellinen raja riippuu kennoista, elektrolyyttisuunnittelusta, BMS-lämpötilalogiikasta, laturin asetuksista ja pakkaustason validoinnista.
Asuntoautosovelluksia varten toimittajan on määriteltävä vähimmäislatauslämpötila, latausvirran lämpötilakohtaiset rajoitukset, palautuminen kylmältä suojautumisen jälkeen, mahdollinen lämmitysstrategia ja laturin käyttäytyminen kylmissä olosuhteissa. Tämä on tärkeää sekä kesäaikaisen vaihtovirtatuen että ympärivuotisen akkukäytön kannalta.
Energiatiheyden ja painon tulisi olla osa päätöstä.
Asuntoautojen ilmastointi tarvitsee paljon energiaa.
Pienempiin asuntoautojen kuormituksiin verrattuna ilmastointi voi vaatia paljon suuremman akkujärjestelmän. Paino, tila, kiinnitys, ilmanvaihto, kaapelin reititys ja huoltoyhteydet ovat kaikki osa päätöstä.
Natriumioni voi olla houkutteleva turvallisuuden, kustannussuuntauksen, resurssien saatavuuden ja kylmän ilmaston kannalta, mutta akku tarvitsee silti tarpeeksi todellisia wattitunteja. Jos tavoitteena on useiden tuntien vaihtovirta-aika katolla, akkujärjestelmästä voi tulla suuri kemiasta riippumatta.
Lyhyt jäähdytystuki voi mahdollistaa pienemmän pakkauksen. Yön yli kestävä vaihtovirtatuki tai generaattoriton ilmastointi vaatii paljon enemmän käyttökelpoista energiaa, vahvemman invertterin sovittamisen ja realistisen lataussuunnittelun. Lyhyen jäähdytystuen järjestelmää ei pitäisi markkinoida täydellisenä generaattorittomana vaihtovirtalaitteena, ellei käyttöaikaa, latausta ja lämpöolosuhteita ole validoitu.
Latauslähde ratkaisee, onko järjestelmä käytännöllinen.
Iso akku voi käyttää matkailuauton ilmastointilaitetta, mutta se tarvitsee silti realistisen tavan latautua.
Useiden tuntien vaihtovirta-aikaan mitoitetun akun täyttäminen voi kestää paljon kauemmin kuin käyttäjät odottavat, jos latauslähde on pieni. Aurinkolataus voi auttaa ylläpitämään järjestelmää, mutta kattotila, auringonvalo, varjostus ja sää rajoittavat päivittäistä palautumista.
Vaihtovirtalaturin lataus tarvitsee virranrajoituksia ja lämmönhallintaa. Maasähkö tarvitsee laturin asetukset, jotka on sovitettu natriumioniakkuun.
Akun mitoitus on epätäydellinen, ennen kuin palautusreitti on suunniteltu.
Todellisella mitoituspäätöksellä on neljä rajaa.
| Raja | Mitä se päättää | Epäonnistuminen, jos sitä ei oteta huomioon |
|---|
| Juokseva energia | AC-käyttöaika käynnistyksen jälkeen | Suoritusaika on paljon odotettua lyhyempi |
| Käynnistysruuhka | Voiko kompressori käynnistyä | AC ei käynnisty tai akku katkeaa. |
| Tasavirran reitti | Kestävätkö BMS, kaapelit, sulake, liittimet ja liittimet kuormituksen? | Jännitteen alenema, kuumuus, katkeaminen tai asennusriski |
| Latausreitti | Pystyykö järjestelmä toipumaan ennen seuraavaa käyttökertaa | Akku toimii kerran, mutta on epäkäytännöllinen |
Tarkista natriumionijärjestelmien osalta myös jännitteen yhteensopivuus ja lämpötilastrategia. Jos akku, invertteri ja laturi eivät ole samassa jänniteikkunassa, seurauksena voi olla ennenaikainen poiskytkentä, epätäydellinen lataus tai BMS:n äkillinen sammutus. Jos lämpötilastrategia on epäselvä, seurauksena voi olla kylmälatausvirheitä, viivästynyttä palautumista tai käyttäjien valituksia.
Jos kaikki rajat täyttyvät, lauma toimii paljon todennäköisemmin asuntoautossa. Jos jokin niistä jätetään huomiotta, järjestelmä voi pettää, vaikka jännite ja Ah näyttäisivät olevan kunnossa.
Vakiopaketit toimivat vain yksinkertaisten AC-odotusten täyttämiseksi.
Tavallinen natriumionipaketti voi toimia, kun vaihtovirta on pieni, odotukset käyttöajasta ovat vaatimattomat, invertterin koko on varovainen, kaapelit ovat lyhyitä, lataus on yksinkertaista ja järjestelmä on jo validoitu kyseiselle jännitealustalle.
Räätälöity suunnittelu on entistä tärkeämpää, kun asuntoauton omistaja odottaa pitkää vaihtovirran käyttöaikaa, suurta invertterin tehoa, 12 V:n suurvirtaista toimintaa, pehmeän käynnistyksen integrointia, kylmän sään latausta, generaattorilatausta, kompaktia asennusta, sarja- tai rinnakkaislaajennusta tai automaattista palautumista suojauksen jälkeen.
Nämä olosuhteet eivät tee natriumionista sopimatonta. Ne vain vaativat enemmän suunnittelua. Ratkaisevaa on, vastaako pakkauksen validoitu rajaus vaihtovirran todellista sähkökäyttäytymistä.
Validoi järjestelmä vikaantumishetkellä
Vikaantumishetki on kompressorin käynnistys ja uudelleenkäynnistys realistisissa olosuhteissa. Tämä tarkoittaa, että AC-malli, invertteri, kaapelin pituus, sulake, liittimet, BMS-asetus, SOC-taso, ympäristön lämpötila, jännitteen katkaisu ja laturin palautuminen olisi otettava huomioon yhdessä.
Puhdas tulos tarkoittaa, että kompressori käynnistyy, invertteri ei laukea, BMS ei katkaise yhteyttä odottamatta, jännitehäviö pysyy marginaalissa, kaapelit ja liittimet eivät ylikuumene, järjestelmä toimii luvatun ajan, invertteri kytkeytyy pois päältä ennen kuin akkujen suojaus on vaarallinen ja laturi voi palauttaa akun katkaisun jälkeen.
Tämä tekee järjestelmästä kentällä kannattavan.
Päätelmä
Asuntoautojen ilmastointilaitteiden natriumioniakkujen mitoitus vaatii muutakin kuin jännitteen ja Ah:n yhteensovittamisen. Järjestelmän on käsiteltävä käynnissä olevaa energiaa, käynnistyspurkausta, tasavirtaa, BMS-rajoituksia, invertterin katkaisua, lämpötilastrategiaa ja latauksen palautusta.
Natriumioni voi olla vahva vaihtoehto, mutta asuntovaunujen ilmastointi on vaativa kuormitus. Varmista ennen hyväksyntää AC-malli, juoksuaikatavoite, invertterialusta, kaapelireitti, latauslähde, jänniteasetukset ja palautumiskäyttäytyminen.
Jos suunnittelet natrium-ioniakku asuntoautojen ilmastointijärjestelmä, Ota yhteyttä järjestelmän tärkeimpien tietojen kanssa. Voimme auttaa arvioimaan oikean pakkauskokoonpanon.