E’ da un po’
di tempo che mi arrovello a capire quale possa essere l’aspettativa di vita
delle mie batterie.
Purtroppo
non è cosi’ semplice determinarlo, gli elementi in gioco che possono accelerare
il deterioramento delle celle sono parecchi.
Intanto iniziamo
con una assunzione abbastanza standard: la batteria viene considerata a fine
vita quando perde il 20% di capacità. E’ una politica usata dai produttori di
celle che assumo anche io per fare i paragoni, infatti è un valore che trovate
in tutti i datasheet.
Le mie celle
solo le Winston da 40AH, nel datasheet per un utilizzo con scarica al 70%
abbiamo qualcosa come 8000 cicli previsti, ma con scarica a 20A (0,5C). Io in realtà mediamente temo di avere una
scarica maggiore nei miei giretti, diciamo stando un po’ abbondanti intorno a
40A (1C), ma non sono continuativi, infatti spesso ci ferma al semaforo in
città e si aspetta..
Segue
grafico dei cicli in funzione del DOD (profondità della scarica) del produttore. Si nota una
differenza significativa nell’utilizzo in funzione della prodondità della
scarica. Se scarico le celle al 100% faccio 1.000 Cicli, mentre se le scarico
al 70% ne faccio ben 8.000!!. Direi che è conveniente non scaricare le celle ai
limiti!!
Ma per
ipotizzare la longevità possibile delle celle LIFEPO4 manca un altro dato:
quanto l’invecchiamento ,oltre all’utilizzo, puo’ ridurre l’aspettativa di
vita?
Diciamo che
finalmente ho trovato un paio di ricerche che possono aiutare a rispondere:
Questo link
contiene una ricerca fatta su celle A123 che mette insieme uso
ciclico+tempo+temperatura
Questo si
limita ad analizzate tempo + temperatura mixata con lo stato della carica (SOC
a 30%, 65% e 100%)
Da entrambi
escono dati rassicuranti sulla vita delle celle con chimica LiFePO4 perche’
A)La temperatura, salvo che non si raggiungano
livelli oltre i 40 gradi, non sembra creino particolari problemi
Quello che
mi interessa è cercare di fare un conto spannometrico con i dati a disposizione
per cercare di ipotizzare una durata ipotetica del mio tanto amato pacco
batterie.
Profilo dei
miei viaggi tipici
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Voce
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Valore
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Note calcolo
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1
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Km medi percorsi giornalmente
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36 Km
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Sono circa 8000Km con 220 viaggi
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2
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Scarica in C media per ogni viaggio
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0,3C
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Nel tipico viaggio A/R a lavoro consumo circa 13Ah in 55min: scarico
mediamente 11,9A all’ora.
N.B.: E’ una forzatura, il ciclo medio è fatto di picchi da 2C in
accelerazione e tanti stop in cui non scarico nulla.
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3
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Profondità scarica media (DOD)
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51%
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Sono 36 Km su circa 70 Km di autonomia
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4
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Nr viaggi medi all’anno & nr di cariche e scariche
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220
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Dato indicativo, è molto raro per me fare ricariche intermedie, quinid
il nr viaggi e cicli è identico
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5
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Km medi percorsi l’anno
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8000 Km
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Indicazioni
tratte dal link
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Voce
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Valore
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Note
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1
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Perdita di capacità dopo 10.000 giorni @25 gradi(27 anni)
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4% circa
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Rif. Figure 6.
Capacity Fade at Storage-Data and Fit.
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2
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Perdita di capacità dopo 1.000 giorni @25 gradi (2,7 anni)
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3% circa
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Rif. Figure 6.
Capacity Fade at Storage-Data and Fit.
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3
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Profondità scarica media (DOD)
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70%
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L’ho calcolato indicativamente sulla base delle info
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4
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Nr viaggi medi all’anno & nr di cariche e scariche
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365
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Table 1. Daily Usage
Profile Simulated.
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Dalla
tabella sopra si intuisce quanto che il degrado nel tempo è forte nei primi 3
anni, poi si stabilizza, nella simulazione dell’utilizzo dell’auto si intuisce
come queste celle siano soprattutto influenzate dall’utilizzo in assenza di
temperature alte (oltre i 30 gradi).
Perdita
di capacità in storage vs livello di carica (SOC) e temperatura
Da questo
test si evince che fino a 45 gradi, anche caricando al 100% la cella non sembra
esserci un degrado molto diverso dagli altri SOC, si tratta di uno scarso scostamento. Vedi
stralcio delle indicazioni. Questa è una buona indicazione dato che ogni volta
che carico le celle sono quasi al 100%.
La stessa
figura mostra quanto sia influente la temperatura sulla celle anche in assenza
di utilizzo, meno male che qui a Milano, salvo rari casi difficilmente si va
oltre i 30 Gradi se lo scooter lo tieni all’ombra.
Perdita
di performance data dall’invecchiamento (3.2. Rate-capability test)
Anche in
questo caso la ricerca da ottime notizie, sebbene le celle perdano capacità ,
anche nel caso peggiore viene mostrato che la capacità di scaricare rimane
buona o addirittura migliorata!! Si puo’ dire che cella vecchia fa buon brodo
anche se dimezzata.
Questa nota
gioca un altro punto a favore di questa chimica, io uso solo il 50% della
carica, ma mi chiedevo se le celle sarebbero state in grado di reggere ancora
gli 80A richiesti quando piu’ vecchie, la risposta sembra essere favorevole!!
Tirando le somme provo a fare un conto della serva per provare ad immaginare quanti anni possa durare il mio pacco batterie:
Diciamo che 8.000 cicli con scarica profonda al 50% dovrei poterli fare, ma per farli avrei bisogno di circa 36 anni (8.000/220 cicli annui). Se ho interpretato bene i vari studi e considerato che a Milano le temperature sono relativamente piu' basse, è realistico pensare che 30 anni possano durare.
Onestamente mi sembrano dati troppo buoni per essere veri, poi bisogna anche considerare che le verifiche sono state fatte su celle probabilmente di ben miglior qualità delle mie, ma anche togliendo 10 anni sarebbe una inifnità di tempo!!
Per chiudere , qui sotto i risultati ottenuti dalla simulazione di utilizzo del pacco batterie in 30 anni , utilizzando l'auto con celle A123 LiFePO4 avrebbero perso solo il 25% della capacità!!
Sarà davvero cosi?
