World Class Charging Systems BELATRON HF. Den nya riktlinjen för switchade laddningssystem

Transkript

1 World Class Charging Systems BELATRON HF Den nya riktlinjen för switchade laddningssystem

2 BENNING har utvecklat och tillverkat laddningssystem för traktionära applikationer i mer än 50 år. Med redan 10 års erfarenhet av switch-teknik introducerade BENNING 1997 BELATRON HF-serien som blev en milsten i många år. BENNINGs exklusiva BELATRON-koncept har ytterligare förfinats fram till idag. Den senaste generationen av BELATRON HF-serien sätter igen nya standarder i effektivitet, pålitlighet och tillgänglighet. Vidare ger den framtida flexibilitet och högsta nivå av informationsmöjligheter. Utvecklingen av den nya serien har tagit hänsyn till framförallt slutanvändarnas krav vid konstruktionen. Dagens inköpsbeslut baseras inte längre uteslutande på investeringskostnaden utan är kraftigt influerade av kostnaden för livscykeln. Det sistnämnda är sant för slutanvändaren men ännu mer för operatörerna av stora flottor. Karaktäristik: Effektfaktor cos ϕ nära 1 Sinusformad inström (Aktiv power factor correction) Försumbart strömrippel Hög verkningsgrad Pulskaraktäristik BELATRON-karaktäristik Grafisk display Statusvisning Fördel: Nästan bara aktiv effekt tas ur elnätet Låga störningar på elnätet enligt EN Minskad temperatur i batteriet och därmed längre batterilivslängd Minskad energiförbrukning Jonisk blandning av elektrolyten gör extra utrustning för pneumatisk syracirkulation onödig Ger en laddningsprocess som är oberoende av batteriets ålder, batteritemperatur, laddningsspänning eller hur djupurladdat batteriet är. Menystyrd drift med soft keys, meddelanden i klartext Stor, tydlig visning av laddningsstatus. Avläsbar från långt avstånd.

3 : Högsta effektivitet i kompakt design BELATRON-laddare baseras på switchteknik. Den likriktade inspänningen omvandlas till växelspänning med en hög frekvens kring 50 khz. Switchteknologin minskar laddarnas volym och vikt med en faktor av 5. Vidare ökar verkningsgraden ordentligt jämfört med oreglerade eller tyristorstyrda laddare. Genom användning av den modernaste tekniken är effektfaktorn 1 för 1-fas-laddare och 0,9 för 3-fas-laddare. Den ideala sinuskurvan på inströmmen uppnås genom en sinus-förstärkare eller power factor correction (PFC). För installation i 19 -rack eller för service är BELATRON HFs kraftdel monterat i separat kapsling. Denna moduluppbyggnad ger högsta säkerhet till skillnad från laddare som använder två eller flera moduler monterade jämsides. Högre DC-kraft från 1-fas-system På grund av den 20 % högre verkningsgraden är DC-kraften högre jämfört med normal laddare och med relativt låg nätström. Detta möjliggör att även BELATRON HF 24 V / 120 A är en 1-fas-enhet. För det första är 1-fas-enheter mer ekonomiska än 3-fas-enheter, vilket redan ger reducerade investeringar genom att välja BELATRON HF. För det andra undviks följdkostnader i form av elektriska installationer i lokalerna i form av kabelareor, dimensioner på nätkontakterna och högre selektivitet då den nominella inströmmen håller sig under 16 A. nät Ua styrningl Princip för switchteknik återkoppling Lättillgänglig information och driftsäkerhet med hjälp av en stor statusindikator, grafisk display och menysystem Den unika statusindikatorn ger ökad läsbarhet på laddarens status från långa distanser, speciellt i stora installationer och laddarlokaler. Laddarens aktuella status syns tydligt. En genomtänkt meny används för att styra driften av laddaren med knappar på frontpanelen. Meddelanden visas i klartext på respektive språk. Den bakgrundsbelysta displayen ger hög kontrast och ökad tittvinkel. Den menydrivna manövreringen ger användaren snabb tillgång till styrningen. Viktiga data som exempelvis mätvärdena för senaste laddningscykeln och laddningsparametrarna kan visas. Laddarens inställningar kan enkelt ändras och status/ felmeddelanden visas klart och tydligt med textmeddelanden. GUL = laddning ORANGE = gasladdning GRÖN = laddning klar Timerklocka veckovis Batteridata RÖD = fel Grundinställningar

4 Pricipen för BELATRON: Den enda laddningskurvan med dl/dt-avstängning Till skillnad från oreglerade laddare är styrenheten för laddning väldigt viktig. Den är hjärtat i laddaren och styr ut rätt laddningsström beroende på batteriets status i form av kapacitet, temperatur, ålder, etc. Detta för att få den bästa kompromissen mellan kortast möjliga återladdning, låg batteritemperatur och lång batterilivslängd. Enligt principen för BELATRON slås laddningen av när laddningsströmmen inte längre omvandlas till elektrisk energi i batteriet, detta sker när en konstant laddningsström uppnås. Denna teknik undviker skadlig över- eller underladdning. Alla andra slutladdningspunkter är ännu mer kompromisser. T.ex. batterispänning, kapacitetsbalansering, etc är alla temperaturberoende. Vidare beror många parametrar på batteriets ålder och är därför inte helt pålitliga. C[Ah] U[V] I[A] V/C I/% I Puls laddningstid [h] Laddning enligt BELATRON-karaktäristik U Puls t Pulsladdningskurva Pulsladdningskurva BELATRON HF-serien erbjuder en pulsladdningsteknik som ger så kallad jonisk elektrolytcirkulation. Teknologin säkerställer en korrekt blandning av elektrolyten genom högströmspulser under laddningscykelns slutfas. Strömpulserna genererar gasningsfaser som blandar elektrolyten och förhindrar bildningen av syralager. Fördelen med pulsladdningstekniken är kraftigt reducerade laddningstider jämförbara med system med pneumatisk syracirkulation. Den joniska blandningen förkortar tiden för gasningsfasen. På grund av den minskade laddningsfaktorn minskar behovet av underhåll då den låga utsöndringen av gas håller vattenförbrukningen nere och ger sänkt temperaturutveckling. De ekonomiska fördelarna består utav mindre investeringar och en högre tillförlitlighet då inga mekaniska komponenter som slangar och luftanordningar behövs.

5 Laddningskurva med högströmspulser ger kontinuerlig drift utan batteribyten Denna speciella laddningsteknik specifik för BELATRON ger en komplett återladdning inom 2-3 timmar alternativt möjlighet till kortvarig inkoppling de stunder fordonet inte används för kontinuerlig användning utan batteribyte. Grunden för laddningstekniken är en kurva med högströmspulser. Den relativt höga strömmen har visats i långtidsstudier inte leda till några problem hos moderna batterier. Genom kontinuerlig drift, endast avbruten av kortvariga laddning då fordonet inte används kan ge besparingar på utbytesbatterier, tid för batteribyte, restid och drift av batteriladdningsstationer. Det resulterar i att investerings- och driftskostnaderna kan reduceras kraftigt. Denna teknik har funnits i BELATRON HFsystemen under många år. U[V] C[Ah] T[ C] I[A] BP GP t[s] Karaktäristik med högströmspulser Laddningsteknologi och påverkan på temperaturutvecklingen i batterierna En relativt stor del av temperaturutvecklingen under laddningen beror på smutsig DC-ström. Med konventionella laddare innehåller DC-strömmen störningar i form av lågfrekvent AC-rippel som omvandlas till värme vilket bidrar till den generella uppvärmningen av batteriet. Denna temperaturstigning påverkar den kemiska reaktionen som begränsar batteriets åldrande och därmed batteriets livslängd (se ZVEI Considerations on the life expectancy of traction batteries ). laddar batteriet med minimalt rippel i laddningsströmmen. Detta minskar batteriets temperaturstigning med upp till 30 % jämfört med konventionella laddare. Enligt undersökning från ZVEI ökar livslängden med ca 10 %. Elektromagnetisk komatibilitet (EMC) en standard för produktkvalitet På grund av de höga tekniska kraven på BELATRON HF klarar den alla normer för EMC och störningar på nätet. Det sistanämnda stör det allmänna elnätet med oönskade övertoner. En mätning av kompatibiliteten är verkningsgraden cos ϕ. Ett typiskt värde för kompatibla system är över 0,9. För verkningsgraden ger detta ett värde på ca %. En ofta förbisedd aspekt på ej EMC-kompatibla system är att försäkringen inte gäller ifall skadan är orsakat av ej godkända produkter. Den tekniska kompetensen, som är garanterad genom att produkten är certifierad, anses som ett grundkrav för leverantörer och operatörer.

6 Kostnadsoptimering: Sparade kostnader i investering och drift Laddningssystem drar AC kraft från elnätet och omvandlar det till DC-kraft på utgångssidan för att ladda batteriet. Relationen mellan hur mycket som dras från elnätet och hur mycket som ges på utgången bestämmer verkningsgraden. Den nya BELATRON HF-generationen har en verkningsgrad på upp till 93 % genom att använda den modernaste kraftelektroniken (Quasi-Resonance-Teknik). Detta är ca 20 % högre än vad en konventionell laddare med jämförbar utefffekt uppnår. I praktiken ger detta inte bara lägre värmeutveckling utan även reducering av inströmmen som tas från byggnadens elnät. Som exempel, även ett batteri på 24 V / 1100 Ah kan laddas med en 1-fas-laddare. Ekonomiska besparingar i form av elinstallation för spänning (230 V istället för 400 V), mindre kabelareor, valbarhet, kostnad för kontakterna på ingångssidan och inte minst den generella installationskostnaden. Speciellt i nya installationer finns det enorm potential för kostnadsbesparingar under projektplaneringsfasen och man undviker kostsamma utökningar av nätkraften för expansion av befintliga installationer. Effektförbrukning [kwh] Tyristorstyrd BELATRON HF Jämförelse av effektförbrukning under laddning laddningstid [h] Räkneexempel Nedan följer ett exempel för kalkylering av kostnaden: Batteri 48 V 600 Ah 80 % urladdning Medelvärde laddningsspänning 2,37 V / cell Laddningsfaktor 1,18 Den nödvändiga energin för en fulladdning är då 32,2 kwh (Pout). Relationen mellan den nödvändiga energin och energin från elnätet (P in ) är P in = P out /η Den nödvändiga energin för primärsidan för respektive laddningsteknik blir därmed: med η = 0,93: 34,6 kwh Energibesparningen vid varje fulladdning blir 6,7 kwh. Detta resulterar i en besparing på 7 SEK per laddning (vid en energikostnad på 1 SEK / kwh) jämfört med konventionella laddare. Livstiden för ett laddningssystem är vanligtvis 2-3 batterigenerationer. Med o.n besparingarna betalar sej laddaren inom livslängden på första batterigenerationen, endast räknat med besparingarna för energikonstnaderna (en-skiftsdrift, 240 arbetsdagar / år). Om även underhållskostnaderna (enligt VDI) räknas in kan vinsten nås mycket tidigare, ca 2 år. Vidare är återladdningen med HF-teknologi skonsammare för batteriet. Detta resulterar i ytterligare besparingar p.g.a. längre batterilivslängd, främst p.g.a. den lägre batteritemperaturen. Detta leder till ytterligare kortare tid för återbetalning - under 2 år. Konventionellt oreglerat laddningssystem med η = 0,78: 41,3 kwh (typisk verkningsgrad för 1- och 2-fas-laddare)

7 Tekniska data Laddare BELATRON HF för traktionära batterier Ut- Fritt ventilerat Fritt ventilerat Fritt ventilerat slutet Nominell Nät- Kapsling Vikt Typ spänn- batteri batteri batteri batteri ström ström ing laddningstid laddningstid laddningstid laddningstid utan.sc 7,5-8 h utan.sc 8,5-10 h utan.sc 10,5-13 h h med SC 5,5-6,5 h med SC 7-8 h** med SC 8,5-11 h [V] [Ah]* [Ah]* [Ah]* [Ah]* [A] [A] [kg] ,3 FWG 3 22 E 230 G 24/ 20 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 24/ 25 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 24/ 35 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 24/ 50 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 24/ 65 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 24/ 85 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 24/ 100 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 24/ 120 B-FBHF ,5 FWG 6 36 D 400 G 24/ 150 B-FBHF ,5 FWG 6 36 D 400 G 24/ 170 B-FBHF S D 400 G 24/ 190 B-FBHF ,5 FWG 3 22 E 230 G 36/ 20 B-FBHF ,5 FWG 3 22 E 230 G 36/ 25 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 36/ 35 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 36/ 50 B-FBHF ,5 FWG 3 22 E 230 G 36/ 65 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 36/ 85 B-FBHF ,5 FWG 6 36 D 400 G 36/ 100 B-FBHF FWG 6 36 D 400 G 36/ 120 B-FBHF FWG 6 36 D 400 G 36/ 150 B-FBHF S D 400 G 36/ 170 B-FBHF ,5 FWG 3 22 E 230 G 48/ 20 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 48/ 25 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 48/ 35 B-FBHF ,6 FWG 3 22 E 230 G 48/ 50 B-FBHF FWG 3 22 E 230 G 48/ 65 B-FBHF ,5 FWG 6 36 D 400 G 48/ 85 B-FBHF ,8 FWG 6 36 D 400 G 48/ 100 B-FBHF ,3 FWG 6 36 D 400 G 48/ 120 B-FBHF ,5 FSG D 400 G 48/ 150 B-FBHF ,5 FSG D 400 G 48/ 170 B-FBHF ,6 FWG 3 22 E 230 G 80/ 20 B-FBHF ,5 FWG 3 22 E 230 G 80/ 25 B-FBHF ,3 FWG 3 22 E 230 G 80/ 35 B-FBHF ,8 FWG 6 36 D 400 G 80/ 50 B-FBHF ,6 FWG 6 36 D 400 G 80/ 65 B-FBHF FWG 6 36 D 400 G 80/ 85 B-FBHF ,3 FSG D 400 G 80/ 100 B-FBHF FSG D 400 G 80/ 120 B-FBHF FSG D 400 G 80/ 150 B-FBHF S D 400 G 80/ 170 B-FBHF * Generella värden, se batteritillverkarens dokumentation för aktuella data ** Med jonisk elektrolytcirkulation Med reservation för ändringar. Kapsling Typ Dimensioner [mm] Höjd Bredd Djup FWG 3 * FWG 6 * FSG S * Dimensioner utan kabelfäste

8 19-tums rackmontering: Industristandard med BELATRON HF från BENNING Laddningsstationer hos operatörer för stora truckflottor bidrar till väldigt höga investeringskostnader och driftskostnader. Med den moduluppbyggda mekaniska konstruktionen hos BELATRON HF 19 industriladdningssystem minskar de initiellla konstaderna och även driftskostnaderna drastiskt. Baserat på de kompakta BELATRON HF-modulerna kan nästan vilken konfiguration som helst integreras i ett litet utrymme. Allt ifrån sexfaldiga laddningssystem som 6 x 24 V / 120 A upp till 80 V / 600 A, integrerat i 19 industrirackskåp. Denna teknologi tillåter genom en decentraliserad installation att förutse framtida laddare i förväg. En 19 plug-in-modul kan enkelt installeras och tas i drift. Genom den unika finesssen hos BELATRON HF som kompenserar spänningsfall i laddningskabeln upp till 50 m utan att justera kontaktdonen eller kabelarean ger detta system hög flexibilitet. Systemets höga grad av säkerhet passar utmärkt vid ställen där driften är kritisk, där truckars funktion måste upprätthålllas ständigt. Vid fel hos laddningsutrustningen kan den felande modulen bytas ut inom minuter. Inte ens programmering av den nya laddaren är nödvändig. BELATRON HF är framtidssäker: Funktioner och optioner Funktioner: Stor display för aktuell laddningstatus Grafisk display med soft keys BENNING Plug & Charge: Helautomatisk laddningsprocess USB-gränssnitt Realtidsklocka för tidskontrollerad fördröjning av start Service och driftsmjukvara Självprogrammerande moduler, d.v.s. ingen omprogrammering vid utbyte Redo för framtiden: 19 rackmontering Uppdatering genom EEprom flashminne Ytterligare funktioner genom användning av BatCom Koppling till hanteringssystem Optioner: System för syracirkulation Automatiskt system för vattenpåfyllnad Yes / [ ] Alla dina behov av HF-system: Det är inte bara HF-teknologin som ger hög kvalitet och kraft hos laddningssystemet, utan av summan av alla detaljer. Detta resulterar i att de förväntade fördelarna uppnås och framtida investeringar. För att göra en jämförelse, se följande bocklista som hjälper till att jämföra viktiga kriterier för dina speciella driftsbehov. No [ ] [ ] Stort teckenfönster för aktuell status [ ] [ ] Grafisk display med menystyrd drift och hjälpfunktion [ ] [ ] Cos ϕ > 0,9 [ ] [ ] 1-fas upp till 24 V / 120 A, 48 V / 65 A [ ] [ ] dl / dt-avstängning för exakt avkänning av fulladdat batteri [ ] [ ] Verkningsgrad 93 % [ ] [ ] I x R-kompensation upp till 50 m utan byte av kontaktdon eller kabelareor [ ] [ ] Temperaturstyrd återladdning som option [ ] [ ] Programmerbar fördröjning av start [ ] [ ] Programmerbar tidsbrytare per veckobasis [ ] [ ] Kommunikation med batterikontroller [ ] [ ] Möjlighet till integration med hanteringssystem BHF-19 fyrdubbel laddare Vid nödläge Vid nödsituationer finns hjälp att få via hotline hos BENNING +49 (0) / BENNINGs egna kontaktpersoner som är insatta i teknologin finns tillgängliga 24 timmar om dagen / 7 dagar i veckan. ELDACO AB Box 990, Hovslagarevägen 3B S Sollentuna Tel / Fax / power@eldaco.se S 11/2004 paus Design & Medien, Bocholt Med reservation för ändringar. Tryckt på klorinfritt papper.