باتری AGVراهنمای انتخاب: ولتاژ، ظرفیت و نیازهای شارژ
در سه سال گذشته، ما شاهد بوده ایم که پروژه های AGV بیشتری انتخاب باتری را اشتباه گرفته اند تا درست. نه به این دلیل که مشتریان دانش فنی ندارند، بلکه به این دلیل که برگه های مشخصات ارائه شده توسط تامین کنندگان اساساً برای تصمیم گیری واقعی بی فایده است. دو باتری هر دو با برچسب 48 ولت 100 آمپر ساعت، یکی سه برابر بیشتر از دیگری قیمت دارد. چه فرقی دارد؟ این چیزی است که این راهنما در مورد آن است.
انتخاب ولتاژ
فروشنده AGV شما می گوید خودرو به 48 ولت نیاز دارد، بنابراین شما برای خرید باتری های 48 ولتی بروید. سرراست به نظر می رسد. این نیست.
اول فیزیک پایه
توان برابر است با ولتاژ ضربدر جریان. برای خروجی 5000 وات، سیستم 48 ولت 104 آمپر، سیستم 36 ولت 139 آمپر و سیستم 24 ولت 208 آمپر را می کشد. جریان بالاتر به معنای کابل های ضخیم تر، سایش سریع کنتاکتور، گرمای بیشتر در کانکتورها است. استفاده از ولتاژ 24 ولت در جایی که می توانید از 48 ولت استفاده کنید، به دنبال ایجاد مشکل در مسیر است.
اما پروژه های واقعی به این سادگی نیستند. ما سال گذشته یک پروژه ذخیره سازی سرد انجام دادیم که در اصل 48 ولت LFP بود. در طول آزمایش، مقاومت داخلی در دماهای سرد افزایش یافت و حفاظت از شارژ همچنان فعال شد. روی 36 ولت سوئیچ شد. روی کاغذ کارایی کمتری دارد، اما قابل اعتماد است. در محیطهای فریزر، قابلیت اطمینان هر بار کارایی را شکست میدهد.
قوانین من برای انتخاب ولتاژ:
24V
24 ولت برای بارهای زیر 500 کیلوگرم، زیر تقاضای برق 2 کیلووات، بودجه کم کار می کند. راستش ما دیگر به ندرت 24 ولت را توصیه می کنیم مگر اینکه مشتریان به طور خاص آن را درخواست کنند.
48V
48 ولت اکثر AGV های انبار را پوشش می دهد. حمل بارهای 1 تا 2.5 تنی، زیرساخت شارژ بالغ، گسترده ترین انتخاب تامین کننده. اگر اتفاق خاصی نیفتد، انتخاب پیشفرض است.
72V+
72 ولت و 80 ولت برای لیفتراک های سنگین، تجهیزات بندری، حمل و نقل در فضای باز. سامسونگ SDI یک سیستم 94 ولتی برای لیفتراک های برقی 10 تنی ساخته است که ظاهراً با عملکرد دیزل مطابقت دارد (این از وب سایت آنها است، خودم آن را آزمایش نکرده ام، اما سابقه سامسونگ در این فضا ثابت است).
ظرفیت: همه فرمول را میدانند، هیچکس نمیداند ورودیها را از کجا دریافت کند
فرمول
ظرفیت (Ah)=توان (W) × زمان اجرا (ساعت) ÷ ولتاژ (V) ÷ راندمان
راندمان: 0.95 برای لیتیوم، 0.85 برای اسید سرب.
مشکل شماره "قدرت" است. فروشندگان AGV "شرایط معمولی" را به شما ارائه می دهند که به معنی کف صاف، بارهای استاندارد، بدون شروع و توقف مکرر است. انبارهای واقعی دارای رمپ، اضافه بار، ساعات اوج مصرف با کارکرد مداوم هستند. مصرف برق واقعی می تواند 50 درصد بیشتر از اعداد برگه مشخصات اجرا شود.
کاری که ما انجام می دهیم: از فروشنده AGV سه شماره بخواهید. قدرت کروز بدون بار، قدرت بارگیری در سربالایی، قدرت پیک. سپس میانگین وزنی را بر اساس مسیرهای واقعی مشتری تخمین بزنید. اگر فروشنده فقط بتواند یک عدد «متوسط توان» مبهم بدهد، من قبل از محاسبه در 1.3 ضرب می کنم.
برای مرجع، JD Logistics دادههای مربوط به انبارهای هوشمند آسیای شماره 1 خود را منتشر کرد. دیلانگ AGV های آنها 500 کیلوگرم را حمل می کنند، 6 تا 9 ساعت در سلول های وارداتی بارگذاری می شوند، از شارژ سریع 50 آمپری پشتیبانی می کنند که در 30 دقیقه تکمیل می شود (منبع: مستندات فنی JD Logistics). در 48 ولت، شارژ 50 آمپر به معنای ظرفیت باتری چیزی بین 40 تا 60 آمپر ساعت است. این برای یک حامل 500 کیلوگرمی منطقی است. اگر وسیله نقلیه شما مسیرهای بیشتری را حمل می کند یا مسیرهای طولانی تری را می پیماید، ظرفیت را متناسب با آن افزایش دهید.
شیمی: LFP، NMC، LTO هر کدام جایگاه خود را دارند
سه ماده شیمیایی لیتیوم بر بازار AGV تسلط دارند. این برداشت من است:
LFP (لیتیوم آهن فسفات)
انتخاب مناسب برای 90 درصد پروژه ها. عمر چرخه طولانی، مشخصات ایمنی خوب، هزینه ها به طور قابل توجهی کاهش یافته است. CATL و BYD سلول های LFP قابل اعتماد را با زنجیره تامین بالغ می سازند. مگر اینکه دلیل خاصی برای انتخاب چیز دیگری داشته باشید، به طور پیش فرض LFP را انتخاب کنید.
NMC (کبالت نیکل منگنز)
چگالی انرژی بالاتر از LFP، اما عمر چرخه کوتاه تر و خطر فرار حرارتی بالاتر. NMC را فقط در صورتی در نظر بگیرید که محفظه باتری AGV شما برای اندازه LFP مورد نیاز شما بسیار کوچک است. من شخصا NMC را در محیط های انبار دوست ندارم. اگر فرار حرارتی اتفاق بیفتد، شما کل موجودی انبار را از دست خواهید داد، نه فقط AGV.
LTO (لیتیوم تیتانات)
مورد خاص چگالی انرژی نصف LFP است (واقعاً کم)، اما سرعت شارژ بسیار زیاد است (5 درجه سانتیگراد مشکلی ندارد، شارژ کامل در 12 دقیقه)، عمر چرخه بسیار زیاد است (15000+ چرخه)، عملکرد هوای سرد بسیار زیاد است (در دمای منفی 30 درجه کار می کند). قیمت هم فوق العاده است. دو سناریو که LTO منطقی است: عملکرد مداوم 24/7 با پنجرههای شارژ فقط 10 تا 15 دقیقهای، یا محیطهای زنجیره سرد با دمای زیر صفر{11}جدی. اگر پروژه شما با هر یک از سناریوها مطابقت دارد، قیمت حق بیمه LTO موجه است.
| تایپ کنید | چگالی انرژی | چرخه ها | مشخصات |
|---|---|---|---|
| LFP | 90 تا 160 وات ساعت بر کیلوگرم | 2000 تا 5000 | به خوبی شارژ 1C را کنترل می کند، تا منفی 20 درجه کار می کند، هزینه متوسطی دارد. |
| NMC | 150 تا 220 وات ساعت بر کیلوگرم | 1000 تا 2000 | مراقب شارژ بالای 1C، عملکرد متوسط سرد، هزینه بالاتر باشید. |
| LTO | 50 تا 80 وات بر کیلوگرم | 15000 تا 20000 | شارژ 5C را کنترل می کند، در دمای منفی 30 درجه کار می کند، هزینه بسیار بالاتری دارد. |
همان شیمی LFP، ظرفیت متفاوت: نحوه انتخاب
مردم این را زیاد می پرسند. اکثر تامین کنندگان آن را به خوبی توضیح نمی دهند زیرا از شما می خواهند که بیشتر بخرید (حاشیه بالاتر).
آیا بزرگتر همیشه بهتر است؟ خیر
مشکلات ظرفیت زیاد
اول وزنیک بسته LFP 100Ah حدود 45 کیلوگرم وزن دارد و 200Ah وزن آن 85 کیلوگرم است. این 40 کیلوگرم اضافی یا ظرفیت بار را کاهش می دهد یا مصرف انرژی در هر سفر را افزایش می دهد.
دوم، زمان شارژ.در دمای 0.5 درجه سانتیگراد، 100 آمپر ساعت 2 ساعت، 200 آمپر ساعت 4 ساعت طول می کشد.
سوم،اگر هر جابجایی فقط از 30 درصد ظرفیت باتری استفاده کند، 70 درصد از این سلولها هر روز در حالت شارژ بالا قرار میگیرند و پیر شدن تقویم را تسریع میکنند.
مشکلات ظرفیت کوچک
مشکلات ظرفیت کوچک واضح است: مدت زمان کوتاه، خطر مرگ وسایل نقلیه در اواسط شیفت-در صورت عدم اجرای برنامه شارژ.
اصل سایز بندی من
میزان انرژی مصرفی خودرو را در بین فرصتهای شارژ مشخص کنید، سپس ظرفیت را انتخاب کنید تا از 60 تا 70 درصد بسته در هر چرخه استفاده کنید. نه به اندازه کافی عمیق که به سلول ها فشار بیاورد، نه به اندازه کافی کم عمق برای هدر دادن پول در ظرفیت استفاده نشده.
مثال: AGV می تواند هر 4 ساعت یکبار شارژ شود، میانگین مصرف برق 800 وات. چهار ساعت در 800 وات 3200 وات ساعت است. در 48 ولت، 67 آمپر ساعت است. یک بسته 100Ah به معنای استفاده 67٪ در هر چرخه است. این نقطه شیرین است. یک بسته 150 آمپر ساعتی فقط 45 درصد در هر چرخه مصرف میکند و سرمایه را برای سلولهایی که سود خود را به دست نمیآورند هدر میدهد.
DOD و Cycle Life: این دانش در پول شما صرفه جویی می کند
DOD به معنای عمق تخلیه است. تاثیر آن بر عمر باتری بیشتر از آن چیزی است که اکثر مردم تصور می کنند.
دانشگاه باتری (batteryuniversity.com) دادههای آزمایشی را منتشر کرد که مستقیماً به آنها اشاره خواهم کرد:
سلول های LFP چرخه شده در 100٪ DOD به ظرفیت 80٪ در حدود 600 چرخه می رسد. سلول های مشابهی که در 40% DOD چرخه می شوند بیش از 3000 چرخه دوام می آورند. همان باتری، دوچرخهسواری کم عمق، چندین برابر بیشتر از دوچرخهسواری عمیق در طول عمر خود، کل انرژی را ارائه میدهد.
این عملا به چه معناست؟ بهتر است ظرفیت کمی بزرگتر بخرید و فقط از نیمی از آن استفاده کنید تا اینکه دقیقاً آنچه را که نیاز دارید بخرید و آن را در هر چرخه تخلیه کنید. رویکرد دوم در ابتدا ارزانتر به نظر میرسد، اما باتریها را بیشتر تعویض میکنید.
پیکربندی استاندارد ما اکنون: کف SOC در 20٪ تا 25٪، سقف در 80٪ تا 85٪، وسایل نقلیه در این پنجره کار می کنند. همراه با شارژ فرصت، عمر باتری در مقایسه با چرخه شارژ/دشارژ کامل دو تا سه برابر افزایش می یابد.
یک تصور غلط رایج
بسیاری از مردم فکر می کنند باتری های لیتیومی برای "کالیبره کردن" نیاز به تخلیه کامل دوره ای دارند. این تفکر نیکل کادمیوم است، برای لیتیوم کاملاً اشتباه است. تخلیه عمیق به ساختار الکترود آسیب می رساند. BMS مدرن از شمارش کولن برای تخمین SOC استفاده می کند، برای کالیبراسیون به چرخه های خالی نیاز ندارد.
استراتژی شارژ: فرصت شارژ یا تعویض باتری
هر دو رویکرد جای خود را دارند. هیچکدام ذاتا "پیشرفته تر" نیستند.
شارژ فرصت
زمانی کار می کند که استفاده از AGV کمتر از 75٪ باشد. هزینه های خودرو در زمان انتظار برای انجام وظایف، صف، بارگیری / تخلیه. هر جلسه 15 تا 30 دقیقه طول می کشد. به اندازه کافی زمان اجرا در طول روز اضافه می کند. نیازی به دخالت انسانی نیست با پشتیبانی LFP از شارژ 1C، 15 دقیقه تقریباً 25 درصد ظرفیت اضافه می کند که برای یک یا دو ساعت دیگر کار کافی است.
تعویض باتری
زمانی کار می کند که استفاده از 95 درصد بیشتر شود و وسایل نقلیه نتوانند متوقف شوند. خودرو وارد ایستگاه تعویض می شود، باتری در 2 تا 5 دقیقه تعویض می شود، بلافاصله به کار باز می گردد. مبادله{5}}: هر وسیله نقلیه به 2 تا 3 باتری، تجهیزات تعویض اختصاصی، اپراتورها برای انجام تعویض نیاز دارد.
مورد DHL قابل توجه است. مراکز توزیع جهانی آنها از ربات های مشارکتی Locus Robotics با شارژ فرصت استفاده می کنند. راندمان انتخاب 50% تا 70% بهبود یافت، صدمات محل کار 15% کاهش یافت (منبع: وب سایت DHL و پوشش دیدگاه های لجستیک). این دستاوردهای بهره وری فقط از خود ربات ها حاصل نمی شود. شارژ فرصتی عملکرد واقعی بدون سرنشین 24 ساعته را امکان پذیر می کند. صرفه جویی در هزینه نیروی کار قابل توجه است.
دام های محیط سرد
اگر انبار شما دارای مناطق یخچال یا فریزر است، انتخاب باتری نیاز به مراقبت بیشتری دارد.
باتری های لیتیومی در سرما دو مشکل دارند. اول، ظرفیت کاهش می یابد: در منفی 10 درجه، LFP شاید 85٪ ظرفیت را حفظ کند. در منفی 20 درجه شاید 70 درصد. دوم، محدودیت های شارژ: شارژ لیتیوم در زیر نقطه انجماد باعث آبکاری لیتیوم روی آند می شود. این آسیب دائمی به علاوه خطر ایمنی است. بیشتر BMS ها وقتی دمای سلول به زیر 0 درجه می رسد، جریان شارژ را رد می کنند.
راهحلهای عملی: یا مناطق شارژ را در خارج از منطقه سرد تنظیم کنید (خودروها برای شارژ خارج میشوند، پس از اتمام برمیگردند)، یا از سیستمهای باتری با پیش گرمکردن (سلولهای گرم بالای نقطه انجماد قبل از پذیرش جریان شارژ) استفاده کنید.
اگر AGV های شما برای دوره های طولانی زیر منفی 25 درجه کار می کنند، LFP استاندارد احتمالا آن را کاهش نمی دهد. LTO یا باتری های زنجیره سرد تخصصی را در نظر بگیرید. سلول های LMFP SVOLT ادعا می کنند که در دمای منفی 30 درجه کار می کنند. آنها موقعیت مناسبی در تدارکات زنجیره سرد ایجاد کرده اند. برای کاربردهای فریزر ارزش بررسی را دارد.
اجرای اعداد
ارقام بتنی یک AGV 48 ولت، عملکرد دو شیفتی (16 ساعت در روز)، افق پنج- ساله.
رویکرد اسید سرب
باتری (2 عدد برای چرخش): 4000 دلار
شارژر: 1500 دلار
برق سالانه (5 سال): 9000 دلار
نگهداری سالانه (5 سال): 3000 دلار
جایگزینی (سال 3): 4000 دلار
خسارات خرابی (5 سال): 12000 دلار
پنج{0}}سال: مجموع 33500 دلار
رویکرد LFP
باتری (فقط یک عدد): 12000 دلار
شارژر سریع: 3500 دلار
برق سالانه (5 سال): 5750 دلار
تعمیر و نگهداری: 0 دلار
جایگزینی: 0 دلار
خسارات خرابی (5 سال): 2000 دلار
پنج{0}}سال: مجموع 23250 دلار
پس انداز: 10250 دلار، تقریباً 31٪
این حتی هزینه های دفع اسید سرب یا ارزش باقیمانده لیتیوم بعد از پنج سال را محاسبه نمی کند.
چه زمانی لیتیوم معنی ندارد؟ عملکرد یک شیفت (زیر 8 ساعت در روز)، استفاده کم. غلبه بر هزینه اولیه کمتر اسید سرب 7 تا 8 سال طول می کشد. اگر افق پروژه شما فقط 3 تا 5 سال است و واقعاً فقط یک شیفت کار می کنید، اسید سرب ممکن است بهتر ظاهر شود.
BMS: بیشتر از مدارهای حفاظتی
بسیاری از مردم BMS را فقط مدارهای حفاظتی می دانند. باتری را در هنگام شارژ بیش از حد،-تخلیه بیش از حد، بیش از-جریان، بیش از-دما قطع کنید. کار انجام شد. BMS مدرن کارهای بیشتری انجام می دهد.
تخمین SOC
BMS خوب به دقت بین مثبت یا منفی 1٪ تا 3٪ دست می یابد (اسناد فنی Infineon برای راه حل های خود ادعای مثبت یا منفی 1٪ را دارند). چرا دقت اهمیت دارد؟ سیستم اعزام شما می تواند وظایفی را بر اساس شارژ باقی مانده واقعی هر وسیله نقلیه تعیین کند. وسایل نقلیه با{5}}شارژ بالا کارهای مسافت طولانی را انجام میدهند، وسایل نقلیه کم-مسابقهای کوتاه میکنند یا به سمت شارژ میروند. اگر خطای تخمین SOC 10 درصد باشد، این بهینه سازی غیرممکن می شود.
نظارت بر SOH
ردیابی وضعیت سلامت BMS خوب منحنیهای کاهش ظرفیت را برای هر باتری ردیابی میکند و ماهها پیش در هنگام خرابی یک بسته هشدار میدهد. بهتر از انتظار برای یک وسیله نقلیه مرده و مقابله با خرابی اضطراری است.
مدیریت دما
نظارت{0}در زمان واقعی در چندین نقطه در بسته. نقاط داغ را زود تشخیص می دهد، قبل از تشدید مشکلات، برق را کاهش می دهد.
رابط ارتباطی
گذرگاه CAN یا RS485 به سیستم مدیریت انبار شما متصل می شود. به WMS اجازه می دهد وضعیت باتری را برای هر وسیله نقلیه ببیند.
BMS را ارزان نکنید. ما دیدهایم که مشتریان چند صد دلار در واحدهای BMS بودجه صرفهجویی میکنند، سپس خطاهای تخمین SOC را کشف میکنند که بهقدری بزرگ است که سیستم ارسال اصلاً نمیتواند از دادهها استفاده کند. همچنین ممکن است این ویژگی را نداشته باشد.
گواهینامه ها: نه فقط کاغذبازی
دو گواهینامه بیشترین اهمیت را دارند: UN38.3 و IEC 62619.
UN38.3
ایمنی حمل و نقل را پوشش می دهد. شبیه سازی ارتفاع، چرخه دما، لرزش، شوک، اتصال کوتاه، شارژ بیش از حد، تخلیه اجباری را آزمایش می کند. برای عبور هر باتری لیتیومی از مرزها مورد نیاز است. نه UN38.3، شرکت های لجستیکی آن را لمس نمی کنند.
IEC 62619
ایمنی استفاده از باتری لیتیوم صنعتی را پوشش می دهد. موارد آزمایشی با UN38.3 همپوشانی دارند، اما بیشتر بر روی سناریوهای عملیاتی تمرکز میکنند: نفوذ ناخن، آزمایش سقوط، تأیید عملکرد BMS. IEC 62619 پایه فنی علامت گذاری CE در اروپا، گواهینامه AS/NZS در استرالیا، تایید PSE در ژاپن را تشکیل می دهد.
نکته مهم: گواهینامه ها برای مدل های خاص محصول اعمال می شود، نه برای تولید کنندگان. برخی از تولید کنندگان یک مدل را تأیید می کنند و سپس گواهی را روی هر چیزی که می فروشند می اندازند. هنگام خرید، بررسی کنید که شماره مدل گواهی دقیقاً با آنچه میخرید مطابقت داشته باشد. گواهینامه های نامتناسب ارزشی ندارند.
یادداشت های تامین کننده
چند موردی که به آنها پرداخته ایم:
در میان تامینکنندگان چینی، BYD سهم عمدهای در بازار باتریهای لیتیومی لیفتراک برقی دارد که طبق گزارشها حدود 60 درصد در چین است. باتری های تیغه ای آنها دارای 10 سال گارانتی می باشد. CATL و Hangcha یک JV به نام Pengcheng New Energy به طور خاص برای لیفتراک و باتری های AGV تشکیل دادند. اگر قبلاً از وسایل نقلیه Hangcha استفاده میکنید، آن کانال ممکن است روانتر باشد.
در میان تامین کنندگان غربی، سری NexSys EnerSys قوی است. سیستم شارژ بی سیم NexSys AIR آنها از اسید سرب، TPPL و لیتیوم در زیرساخت مشابه پشتیبانی می کند. اگر ناوگان شما در حال انتقال از اسید سرب به لیتیوم است و می خواهید از سرمایه گذاری تجهیزات شارژ خود محافظت کنید مفید است.
سوالاتی که هنگام ارزیابی تامین کنندگان باید پرسید:
کدام سازنده سلول، چه درجه (-درجه A یا B-درجه)؟ آیا آنها می توانند داده های آزمایش عمر چرخه را برای بسته ها، نه فقط سلول های خالی، ارائه دهند؟ آیا ظرفیت پوشش گارانتی از بین می رود یا فقط خرابی کامل دارد؟ آنها چگونه ادعاهای گارانتی را رسیدگی می کنند (ارسال باتری در سطح بین المللی گران و کند است)؟
افکار نهایی
انتخاب باتری یک تصمیم خرید یک بار- نیست. آنچه امروز انتخاب می کنید هزینه های عملیاتی و پیچیدگی تعمیر و نگهداری را برای 5 تا 10 سال آینده تعیین می کند. فقط به قیمت خرید اولیه نگاه نکنید. قبل از تصمیم گیری، TCO پنج ساله-را محاسبه کنید.
اگر پروژه خاصی در دست اجرا دارید و باید مشخصات باتری خود را تأیید کنید، پارامترهای عملیاتی، محدوده بودجه، الزامات خاص (ذخیرهسازی سرد، ضد انفجار{0}}، ابعاد غیرعادی) را ارسال کنید. ما قبلاً روی برخی از این مینها قدم گذاشتهایم و میتوانیم به شما در جلوگیری از آنها کمک کنیم.
