Как учитывать потребление энергии при просадке напряжения аккумулятора?

[big17]

Уточню вопрос: как учитывать остаток энергии в аккумуляторе, если он используется при токах, вызывающих просадку напряжения.

Например, есть аккумулятор на 50В... Допустим приложили нагрузку с током 10А, при которой просадки напряжения не будет. Очевидно, что из аккумулятора будет выкачиваться 50В * 10А = 500 Вт*ч

Но допустим, к другому аккумулятору с таким же напряжением приложили ту же нагрузку с током 10А, но просадка напряжения получилась до 40В.
Понятно, что внешний источник будет потреблять 40В * 10А = 400 Вт*ч... А вот сколько энергии будет оставаться в аккумуляторе?

Наверное, здесь меня смущает физика/химия просадки напряжения (с законом Ома и внутренним сопротивлением все понятно). Все таки эта разница в мощности из-за просадки куда-то теряется (например, в нагрев аккумулятора) или она остается в АКБ и будет все-таки отдана? 

[илс]

Просадка - это падение напряжения на провода, шунтах, силовых ключах БМС, но главное - на внутреннем сопротивлении ХИТ.

Потребление энергии во 2-м случае вы рассчитали (вполне) правильно.
Разница останется внутри батареи, она будет греть атмосферу, но сперва нагреет аккум. Что в прохладную погоду - оч. даже неплохо. 

[big17]

Разница останется внутри батареи, она будет греть атмосферу, но сперва нагреет аккум. Что в прохладную погоду - оч. даже неплохо.

Т.е. все эти 10В * 10А = 100 Вт*ч уйдут в тепло? Или в тепло будут уходить только те Ватт-часы, которые зависят от внутреннего сопротивления батареи?

[tmiaer]

Т.е. все эти 10В * 10А = 100 Вт*ч уйдут в тепло? Или в тепло будут уходить только те Ватт-часы, которые зависят от внутреннего сопротивления батареи?

Именно все 100вт*ч. Они и зависят от сопротивления (и снимаемых токов).
Поэтому правильно считать не энергию, а заряд. Который в ампер-часах, он всегда одинаковый.

[big17]

Ага... получается так:

Потребитель сожрал 40В * 10А = 400Вт*ч...
Из емкости аккумулятора соответственно вычитаем: 400 Вт*ч (потребителю) + 100 Вт*ч (то что ушло на нагрев из-за просадки напряжения)

Правильно?

[tmiaer]

 big17, да.

[big17]

Тогда получается, что многие ваттметры (в которых есть функция отображения остаточного заряда) работают некорректно, т.к. скорее всего они просто считают потребление энергии (остаток) через мгновенные значения Вольт * Ампер. А в правильном алгоритме нужно считать "Номинальный-Вольт" * Ампер.
И при этом еще учитывать постепенное снижение напряжения батарейки.

[tmiaer]

 big17, в идеале да.

Но. Многие ватт-метры, которые умеют показывать процент заряда, считают таки по ампер-часам.
Во-вторых, в среднем профиль потребления энергии на одном и том же байке примерно одинаковый в большинстве поездок и разница по ватт-часам выходит тоже не сильно большая. Не думаю, что вас спасёт разница в 3-5%.

Оставшиеся доступные для нагрузки ватт-часы в принципе невозможно точно посчитать никаким алгоритмом, потому что они зависят от того, в каком режиме эта батарейка будет разряжаться в будущем) Можно только оценить предельный теоретический запас, который есть в батарейке, а какой процент из него достанется нагрузке, а какой нагреет атмосферу - это уже зависит исключительно от манеры езды.

Кстати. То, что верхние ампер-часы содержат в себе больше энергии, чем нижние - в целом, верно. Но разница эта достигает едва-ли трёх-четырёх процентов в середине разряда, что опять же не слишком значительно на практике. И это для NMC/NCA химии с самым пологим графиком. Для классического кобальта и тем более фосфата разница будет ещё меньше.

Вот график зависимости %втч (теоретически доступных при нулевой просадке) и %ач от напряжения без нагрузки для какой-то теслабанки.

Скрытый текст

[yurgen]

Разница в ВтЧ и АЧ  в начале и конце разряда  до 20%  доходит.
Это существенно , и не принимать во внимание этот факт чреват недоехать до пункта назначения

[tmiaer]

 yurgen, не доходит. Самая "страшная" точка - это середина. Если у тебя осталось 50%Ач, в худшем случае это 45%Втч, а то и больше.
Не, если в тупую сравнивать энергию, запасённую между 99% и 100% Ач с энергией между 0 и 1% Ач, там будет довольно заметная разница. Но это бессмысленно. Надо просто считать текущий остаток в %Ач и для перевода в %Втч делать небольшую поправку вниз в середине диапазона.
Я график в прошлом сообщении положил, там всё видно.

[yurgen]

График видел , но не понял его.
Я смотрю по своей батарее и своему расходу.
Условно примерим , полный заряд у меня 20S , 84В. в начале движения  при средней 50 км\ч потребляемая 1.5кВт ,  расход  около 30ВтЧ \км , что соответствует 0.35 АЧ \ км.
А в конце разряда при 66В  расход в АЧ при той же скорости уже будет 0.45 АЧ \км.
Разница 20%.
И если бы я в начале движения ориентировался на показания расхода 0.35 АЧ\км , то вполне очевидно что не доехал бы  куда планировал.
Да и показания ЦА  это подтверждают.

[Barban]

График видел , но не понял его.
Я смотрю по своей батарее и своему расходу.
Условно примерим , полный заряд у меня 20S , 84В. в начале движения  при средней 50 км\ч потребляемая 1.5кВт ,  расход  около 30ВтЧ \км , что соответствует 0.35 АЧ \ км.
А в конце разряда при 66В  расход в АЧ при той же скорости уже будет 0.45 АЧ \км.
Разница 20%.
И если бы я в начале движения ориентировался на показания расхода 0.35 АЧ\км , то вполне очевидно что не доехал бы  куда планировал.
Да и показания ЦА  это подтверждают.

Эту проблему замалчивают профессионалы отрасли, чтобы отстаивать концепцию уравненных по ячейкам батарей (ленивая компоновка). Они на 20% работают вхолостую обычно. Батарею надо компоновать принципиально иначе, выделяя параллельно подключаемый турбоотсек (для высокотоковых подъемов и разгонов) и допинг-отсек (он подрубается-отключается последовательно для подъема вольтажа).  Тогда мы минимизируем просадки и пусторасход на тепло и порчу от перегруза ячеек.

[big17]

Эту проблему замалчивают профессионалы отрасли, чтобы отстаивать концепцию уравненных по ячейкам батарей (ленивая компоновка). Они на 20% работают вхолостую обычно. Батарею надо компоновать принципиально иначе, выделяя параллельно подключаемый турбоотсек (для высокотоковых подъемов и разгонов) и допинг-отсек (он подрубается-отключается последовательно для подъема вольтажа).  Тогда мы минимизируем просадки и пусторасход на тепло и порчу от перегруза ячеек.

В моем проекте используются лиферы, вполне такие высокотоковые (3С). И иногда я вжариваю до 300А, но в большей части - это режим движения под 60-80-120А. Вот мне и интересно, как считается энергия при просадке (а просадка есть, понятно, что не такая, как в приведенных мною примерах, но есть). А городить батарею, с турбоотсеками и допинг-отсеками (идею и конструкцию я понял, выигрыша не вижу) заморачиваться не хочется.

А если придерживаться темы, то задача подсчета энергии в такой комбинированной батарее, становится еще сложнее, верно?
(про балансировку и зарядку даже не говорю... )

[Barban]

Почему, сложенее?
 Если просадки на участках повышенного токопотребления и в конце разряда батареи минимизированы, то и КПД возростет пропорционально.

Мы все знаем, что высокотоковость элементов дается ценой уменьшения удельной емкости к тому же. Основной отсек батареи можно будет сделать емче.
А зарядка и балансировка - дело уже техники. Если есть целесообразность, они подтянутся.

[tmiaer]

Эту проблему замалчивают профессионалы отрасли, чтобы отстаивать концепцию уравненных по ячейкам батарей (ленивая компоновка). Они на 20% работают вхолостую обычно. Батарею надо компоновать принципиально иначе, выделяя параллельно подключаемый турбоотсек (для высокотоковых подъемов и разгонов) и допинг-отсек (он подрубается-отключается последовательно для подъема вольтажа).  Тогда мы минимизируем просадки и пусторасход на тепло и порчу от перегруза ячеек.

О, теоретики-конспирологи подъехали.
20% холостой работы кем, какими приборами, на каких ячейках и в каких условиях замерено было?
Если подъёмов и разгонов не будет, не подключённый ни разу "турбоотсек" (чот сяовейщиной запахло), останется невостребованным мёртвым грузом?
Для чего нужно поднимать напряжение дополнительным блоком, когда можно сразу сделать батарею на высокое напряжение и минимизировать потери на проводах и бмс (прошу заметить, про ячейки речи не идёт) во всех режимах работы?
Понимаете ли вы, сударь, что нагрузка на ячейки зависит только от потребляемой мощности (Вт) и её отношения к общему энергозапасу батареи (Втч), но никак не от схемы их соединения? И отключение любого блока от модульной батареи повышает нагрузку на все оставшиеся?

Почему, сложенее?
 Если просадки на участках повышенного токопотребления и в конце разряда батареи минимизированы, то и КПД возростет пропорционально.

Мы все знаем, что высокотоковость элементов дается ценой уменьшения удельной емкости к тому же. Основной отсек батареи можно будет сделать емче.
А зарядка и балансировка - дело уже техники. Если есть целесообразность, они подтянутся.

На сегодняшний день самые энергоёмкие элементы способны отдавать достаточный для транспорта кратковременный ток 2-3C. Если токи нужны выше, то это уже не транспорт, а спортивный снаряд на 15 минут гонки, там другой подход к проектированию.