Comment calculer les durées de fonctionnement des équipements

Chez Hybrid Power Solutions, l'une des questions les plus fréquentes concerne le calcul de la durée de fonctionnement de certains équipements avec le Batt Pack Energy ou le Batt Pack XP.

Les bases

Le calcul de l'autonomie d'une batterie au lithium est relativement simple si l'on néglige des facteurs tels que l'efficacité, la température, la consommation électrique, etc.

L'équation de l'autonomie (1) :

Autonomie = Énergie / Puissance moyenne
Heures (h) = E (kWh) / P (kW)

Par exemple, disons que vous avez un aspirateur qui utilise 8 Ampères à 120V. Combien de temps fonctionnera-t-il avec le Batt Pack Energy ?

Le Batt Pack Energy a une énergie utilisable de 2,5 kWh. L'équation pour calculer la puissance moyenne de l'aspirateur est puissance = courant x tension. Par conséquent ;

P = 8A x 120V
P = 960W (0,96 kW)

Si nous insérons cela dans l'équation de l'autonomie, nous obtenons ce qui suit :

Heures = 2,5 kWh / 0,96 kW
Heures = 2h36min

Consommation électrique intermittente et charge moyenne

La réalité est que même la puissance nominale ou le courant nominal des équipements et des outils n'est qu'une ligne directrice générale. Différents fabricants ont des façons légèrement différentes d'évaluer la consommation électrique de leurs équipements.

Exemple :

Disons qu'une scie circulaire est évaluée à 15 A, cela indique probablement l'ampérage de pointe que le moteur tirera. Une scie qui ne coupe pas nécessitera beaucoup moins d'ampérage qu'une scie qui coupe une épaisse pièce de bois.

Un aspirateur, en revanche, consomme continuellement la même quantité d'ampérage. Lors des tests effectués chez Hybrid Power Solutions, nous avons constaté que les aspirateurs ont tendance à consommer moins d'énergie lorsqu'ils sont surchargés.

Par conséquent, calculer le temps de fonctionnement d'un aspirateur est assez simple, mais calculer le temps de fonctionnement d'une scie circulaire est assez complexe. Connaître la consommation moyenne de la scie circulaire sur l'ensemble de votre journée de travail serait la meilleure métrique, mais un processus de collecte de données fastidieux. Nous devons donc faire des hypothèses pour simplifier le processus. En général, 75 % de l'ampérage nominal des scies circulaires fournit une bonne valeur de travail.

Exemple :

Temps de déclenchement vs. fonctionnement continu

Il est également important de noter le stigmate associé à des années d'utilisation de génératrices à essence comme standard de l'industrie. Il est souvent noté que nos clients nous disent que leurs génératrices fonctionnent 8 heures d'affilée, par conséquent, une scie circulaire fonctionnant environ 2 heures sur notre Batt Pack Energy ne sera pas suffisante. Nous passons beaucoup de temps à éduquer nos clients sur le fait qu'il faut penser en termes de "temps de déclenchement". Combien de temps passez-vous à maintenir la gâchette de cette scie circulaire ou des multiples outils que vous souhaitez faire fonctionner au cours d'une journée. Vous seriez surpris de voir à quel point cela représente peu de temps. Certains clients sont stupéfaits de réaliser que sur une journée de travail de 8 heures, ils n'ont passé que 20 minutes à utiliser réellement un outil. La quantité de carburant utilisée pour 20 minutes de travail réparties sur 8 heures est une quantité stupéfiante si l'on considère cela sur une base annuelle.

 

Puissance de démarrage (puissance de surtension)

La puissance de démarrage est couramment mentionnée sur les évaluations des générateurs et représente la capacité à gérer la puissance de pointe qui se produit lors des premiers instants du démarrage d'un équipement. Un coupable typique est un gros moteur sans système de contrôle. Sans fonction de montée en puissance lente, le moteur peut consommer 1,5 à 3 fois la puissance requise en fonctionnement normal. Cela pose un problème pour les générateurs et les blocs d'alimentation.

Non seulement il faut s'inquiéter de la puissance de démarrage, mais aussi de la durée de ce pic. Le Batt Pack Energy peut supporter des pics de 8000W pendant moins d'une demi-seconde, mais au-delà, vous serez limité à 4000W. Nous vous recommandons de vérifier auprès du fabricant de l'équipement la puissance de démarrage réelle de l'équipement que vous souhaitez faire fonctionner afin de déterminer les besoins en puissance suffisants.

 

Variables qui affectent les performances et l'autonomie

Température : La température joue un rôle essentiel à la fois dans la quantité de puissance et d'énergie disponible. La chaleur augmente généralement la capacité d'une batterie, ce qui signifie des durées de fonctionnement plus longues. Mais la chaleur réduit également la puissance de l'onduleur intégré sur le Batt Pack Energy et réduit la durée de vie des batteries. Les températures froides peuvent diminuer les capacités des batteries jusqu'à 40 % (à -20°C) mais peuvent prolonger la durée de vie d'une batterie. La capacité réelle du Batt Pack Energy est de 78 % à -20°C contre 25°C. La charge doit toujours être effectuée au-dessus de 0°C afin de préserver la santé de la batterie. De manière générale, la température ambiante offre le meilleur compromis entre performance et autonomie de la batterie. Si vous souhaitez utiliser la batterie à moins de 0°C, chargez et stockez l'unité dans un espace chauffé, puis emmenez l'unité à l'extérieur pour le fonctionnement. Cela prolongera le temps de fonctionnement de votre pack car l'unité se refroidira lentement ou se maintiendra au chaud pendant son fonctionnement​

Durée de vie / Nombre de cycles : La durée de vie d'une batterie est mesurée de 2 manières. La première est la durée de vie calendaire, parfois appelée durée de vie ou durée de service. Cela représente le nombre d'années pendant lesquelles une batterie peut durer, uniquement sur la base d'une date d'expiration. C'est similaire à une date de péremption sur les aliments. Généralement, les batteries au lithium ont une durée de vie de 10, 20 et même 30 ans et tout dépend du fabricant.

La métrique la plus importante est le nombre de cycles. C'est le nombre de fois qu'une batterie a été chargée et déchargée (les deux processus équivalent à 1 cycle). Ces valeurs sont généralement représentatives d'une valeur de 80 % de la capacité initiale. Ainsi, lorsque vous lisez que le nombre de cycles du Batt Pack Energy est de 2500 cycles, vous pouvez vous attendre à 2500 cycles avant que la capacité de cette batterie n'atteigne 80 % de sa pleine capacité initiale lors de l'achat. Certains fabricants évaluent jusqu'à 70 % de la capacité initiale, mais ce n'est pas une pratique courante. Les batteries de téléphone portable typiques sont évaluées pour environ 700 à 800 cycles et 200 à 300 cycles de décharge complète sur une batterie au plomb.

Le Batt Pack Energy utilise un système pour maximiser la durée de vie du cycle. Bien que l'unité soit conçue pour 2500 cycles, nous avons mis en œuvre des stratégies de gestion de la batterie qui limitent la sollicitation de la batterie et améliorent la durée de vie du cycle. Grâce à cette stratégie, le Batt Pack Energy peut fournir plus de 3000 cycles. Comme toujours, nous préférons sous-promettre et sur-délivrer.

Le nombre de cycles peut également être affecté par la température de charge / de stockage / de décharge, votre taux de décharge et vos habitudes de charge. C'est pourquoi deux téléphones portables identiques peuvent avoir des dates de remplacement de batterie différentes.

Effet de la puissance sur la capacité énergétique : Les fabricants réputés évaluent la quantité d'énergie disponible à un taux de décharge égal à 1C. Sans entrer dans les détails techniques, cela représente une valeur d'environ 2500 W ou 2,5 kW pour le Batt Pack Energy. Ce qui signifie que si vous déchargez le système à 2,5 kW, vous obtiendrez 100 % de la capacité énergétique pour laquelle il est évalué. Si vous souhaitez utiliser plus de puissance en une seule fois, la capacité réelle sera inférieure. Le Batt Pack Energy a un effet de puissance très faible et vous obtiendriez donc 98 % de l'énergie nominale.

Lorsqu'il fonctionne à de faibles niveaux d'énergie (faible SOC), de fortes consommations de puissance peuvent avoir un impact important sur la tension de la batterie et peuvent provoquer un arrêt. Pour utiliser le reste de l'énergie, nous recommandons d'utiliser des équipements à faible consommation de puissance à la fin du processus de décharge.

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