Bateri AGVPanduan Pemilihan: Voltan, Kapasiti & Keperluan Pengecasan
Dalam tiga tahun yang lalu, kami telah melihat lebih banyak projek AGV mendapat pilihan bateri yang salah daripada yang betul. Bukan kerana pelanggan kekurangan pengetahuan teknikal, tetapi kerana helaian spesifikasi yang dibekalkan oleh pembekal pada dasarnya tidak berguna untuk membuat keputusan sebenar. Dua bateri kedua-duanya berlabel 48V 100Ah, satu kos tiga kali ganda lebih tinggi daripada yang lain. Apa bezanya? Itulah yang dimaksudkan dengan panduan ini.
Pemilihan Voltan
Vendor AGV anda mengatakan kenderaan itu memerlukan 48V, jadi anda pergi membeli-belah untuk bateri 48V. Nampak terus terang. bukan.
Fizik asas dahulu.
Kuasa sama dengan voltan kali arus. Untuk mengeluarkan 5000W, sistem 48V menarik 104A, sistem 36V menarik 139A, sistem 24V menarik 208A. Arus yang lebih tinggi bermakna kabel yang lebih tebal, lebih cepat haus penyentuh, lebih banyak haba dalam penyambung. Menggunakan 24V di mana anda boleh menggunakan 48V adalah meminta masalah di jalan raya.
Tetapi projek sebenar tidak semudah itu. Kami melakukan projek storan sejuk tahun lepas, pada asalnya menggunakan 48V LFP. Semasa ujian, rintangan dalaman meningkat dalam suhu sejuk, perlindungan pengecasan terus dicetuskan. Bertukar kepada 36V. Kurang cekap di atas kertas, tetapi boleh dipercayai. Dalam persekitaran penyejuk beku, kebolehpercayaan mengalahkan kecekapan setiap kali.
Peraturan saya untuk pemilihan voltan:
24V
24V berfungsi untuk beban sub-500kg, di bawah permintaan kuasa 2kW, belanjawan yang ketat. Sejujurnya kami jarang mengesyorkan 24V lagi melainkan pelanggan secara khusus memintanya.
48V
48V meliputi kebanyakan AGV gudang. Mengendalikan beban 1 hingga 2.5 tan, infrastruktur pengecasan matang, pemilihan pembekal terluas. Pilihan lalai jika tiada perkara istimewa berlaku.
72V+
72V dan 80V untuk forklift berat, peralatan pelabuhan, pengangkut luar. Samsung SDI membina sistem 94V untuk forklift elektrik 10 tan yang kononnya sepadan dengan prestasi diesel (itu dari laman web mereka, belum mengujinya sendiri, tetapi rekod prestasi Samsung dalam ruang ini adalah kukuh).
Kapasiti: Semua Orang Tahu Formula, Tiada Siapa Tahu Di Mana Untuk Mendapatkan Input
Formula
Kapasiti (Ah)=Kuasa (W) × Masa Jalan (jam) ÷ Voltan (V) ÷ Kecekapan
Kecekapan: 0.95 untuk litium, 0.85 untuk asid plumbum.
Masalahnya ialah nombor "kuasa". Vendor AGV memberi anda "keadaan tipikal" yang bermaksud lantai rata, beban standard, tiada permulaan dan berhenti yang kerap. Gudang sebenar mempunyai tanjakan, beban berlebihan, waktu puncak dengan operasi berterusan. Cabutan kuasa sebenar boleh berjalan 50% lebih tinggi daripada nombor helaian spesifikasi.
Perkara yang kami lakukan: minta vendor AGV untuk tiga nombor. Kuasa pelayaran yang dipunggah, kuasa menanjak yang dimuatkan, kuasa puncak. Kemudian anggaran purata wajaran berdasarkan laluan sebenar pelanggan. Jika vendor hanya boleh memberikan satu nombor "kuasa purata" yang samar-samar, saya darab dengan 1.3 sebelum mengira.
Sebagai rujukan, JD Logistics menerbitkan data mengenai gudang pintar No.1 Asia mereka. AGV Dilang mereka membawa 500kg, berjalan 6 hingga 9 jam dimuatkan pada sel yang diimport, menyokong pengecasan pantas 50A yang siap dalam 30 minit (sumber: dokumentasi teknikal JD Logistics). Pada 48V, pengecasan 50A bermaksud kapasiti bateri antara 40Ah dan 60Ah. Itu munasabah untuk pembawa 500kg. Jika kenderaan anda membawa lebih banyak atau melalui laluan yang lebih panjang, tingkatkan kapasiti dengan sewajarnya.
Kimia: LFP, NMC, LTO Masing-masing Ada Tempatnya
Tiga bahan kimia litium menguasai pasaran AGV. Inilah pandangan saya:
LFP (lithium besi fosfat)
Pilihan tepat untuk 90% projek. Hayat kitaran yang panjang, profil keselamatan yang baik, kos telah menurun dengan ketara. CATL dan BYD membuat sel LFP yang boleh dipercayai dengan rantaian bekalan matang. Melainkan anda mempunyai sebab khusus untuk memilih sesuatu yang lain, lalai kepada LFP.
NMC (kobalt mangan nikel)
Ketumpatan tenaga lebih tinggi daripada LFP, tetapi hayat kitaran lebih pendek dan risiko lari haba yang lebih tinggi. Pertimbangkan NMC hanya jika petak bateri AGV anda terlalu kecil untuk memuatkan volum LFP yang anda perlukan. Secara peribadi saya tidak suka NMC dalam persekitaran gudang. Jika pelarian haba berlaku, anda kehilangan keseluruhan inventori bernilai gudang, bukan hanya AGV.
LTO (lithium titanate)
Kes khas. Ketumpatan tenaga ialah separuh daripada LFP (sangat rendah), tetapi kelajuan pengecasan adalah melampau (5C tiada masalah, cas penuh dalam 12 minit), hayat kitaran adalah melampau (15000+ kitaran), prestasi cuaca sejuk melampau (berfungsi pada tolak 30 darjah ). Harga juga melampau. Dua senario di mana LTO masuk akal: operasi berterusan 24/7 dengan hanya tetingkap pengecasan selama 10 hingga 15 minit atau persekitaran rantai sejuk dengan suhu sub{11}}sifar yang serius. Jika projek anda sesuai dengan mana-mana senario, harga premium LTO adalah wajar.
| taip | Ketumpatan Tenaga | Kitaran | Spesifikasi |
|---|---|---|---|
| LFP | 90 hingga 160 Wj/kg | 2000 hingga 5000 | Mengendalikan pengecasan 1C dengan baik, berfungsi hingga tolak 20 darjah, kos sederhana. |
| NMC | 150 hingga 220 Wj/kg | 1000 hingga 2000 | Berhati-hati di atas pengecasan 1C, prestasi sejuk purata, kos yang lebih tinggi. |
| LTO | 50 hingga 80 Wj/kg | 15000 hingga 20000 | Mengendalikan pengecasan 5C, berfungsi pada tolak 30 darjah, kos yang jauh lebih tinggi. |
Kimia LFP yang Sama, Kapasiti Berbeza: Cara Memilih
Orang ramai bertanya ini. Kebanyakan pembekal tidak menjelaskannya dengan baik kerana mereka mahu anda membeli lebih besar (margin lebih tinggi).
Adakah lebih besar sentiasa lebih baik? Tidak.
Masalah kapasiti besar
Pertama, berat.Pek LFP 100Ah mempunyai berat sekitar 45kg, 200Ah seberat 85kg. Tambahan 40kg itu sama ada mengurangkan kapasiti muatan atau meningkatkan penggunaan tenaga setiap perjalanan.
Kedua, masa pengecasan.Pada 0.5C, 100Ah mengambil masa 2 jam, 200Ah mengambil masa 4 jam.
ketiga,jika setiap anjakan hanya menggunakan 30% daripada kapasiti bateri, 70% daripada sel tersebut berada pada keadaan cas yang tinggi setiap hari, mempercepatkan penuaan kalendar.
Masalah kapasiti kecil
Masalah kapasiti kecil adalah jelas: masa jalan yang singkat, risiko kenderaan mati pada pertengahan-shift jika jadual pengecasan tergelincir.
Prinsip saiz saya
Tentukan berapa banyak tenaga yang sebenarnya digunakan oleh kenderaan antara peluang pengecasan, kemudian pilih kapasiti supaya anda menggunakan 60% hingga 70% pek setiap kitaran. Tidak cukup dalam untuk menekankan sel, tidak cukup cetek untuk membazirkan wang pada kapasiti yang tidak digunakan.
Contoh: AGV boleh mengecas setiap 4 jam, purata penggunaan kuasa 800W. Empat jam pada 800W ialah 3200Wh. Pada 48V itu 67Ah. Pek 100Ah bermakna 67% penggunaan setiap kitaran. Itulah titik manisnya. Pek 150Ah hanya akan menggunakan 45% setiap kitaran, membazirkan modal pada sel yang tidak memperoleh simpanannya.
DOD dan Cycle Life: Pengetahuan Ini Akan Menjimatkan Wang Anda
DOD bermaksud Depth of Discharge. Kesannya terhadap hayat bateri adalah lebih besar daripada yang disedari oleh kebanyakan orang.
Battery University (batteryuniversity.com) menerbitkan data ujian yang akan saya petik secara langsung:
Sel LFP dikitar pada 100% DOD mencapai kapasiti 80% sekitar 600 kitaran. Sel yang sama dikitar pada 40% DOD bertahan lebih 3000 kitaran. Bateri yang sama, berbasikal cetek memberikan jumlah daya tampung tenaga beberapa kali ganda sepanjang hayatnya daripada berbasikal dalam.
Apakah maksud ini secara praktikal? Lebih baik membeli kapasiti yang lebih besar sedikit dan hanya menggunakan separuh daripadanya daripada membeli apa yang anda perlukan dan mengalirkannya setiap kitaran. Pendekatan kedua kelihatan lebih murah di hadapan tetapi anda akan menggantikan bateri dengan lebih kerap.
Konfigurasi standard kami sekarang: lantai SOC pada 20% hingga 25%, siling pada 80% hingga 85%, kenderaan beroperasi dalam tingkap ini. Digabungkan dengan pengecasan peluang, hayat bateri memanjangkan dua hingga tiga kali ganda berbanding kitaran cas/nyahcas penuh.
Satu salah faham yang biasa
Ramai orang berpendapat bateri litium memerlukan nyahcas penuh berkala untuk "menentukur." Itu pemikiran nikel kadmium, salah sama sekali untuk litium. Pelepasan dalam merosakkan struktur elektrod. BMS moden menggunakan pengiraan coulomb untuk anggaran SOC, tidak memerlukan kitaran kosong untuk penentukuran.
Strategi Pengecasan: Pengecasan Peluang atau Tukar Bateri
Kedua-dua pendekatan mempunyai tempatnya. Kedua-duanya secara semula jadi "lebih maju."
Caj peluang
Berfungsi apabila penggunaan AGV kekal di bawah 75%. Caj kenderaan sementara menunggu tugas, beratur, memuat/memunggah. Setiap sesi berlangsung 15 hingga 30 minit. Menambah masa jalan yang mencukupi sepanjang hari. Tiada campur tangan manusia diperlukan. Dengan LFP menyokong pengecasan 1C, 15 minit menambah kira-kira 25% kapasiti, cukup untuk satu atau dua jam lagi operasi.
Pertukaran bateri
Berfungsi apabila penggunaan melebihi 95% dan kenderaan tidak boleh berhenti. Kenderaan memasuki stesen swap, bateri ditukar dalam 2 hingga 5 minit, serta-merta kembali ke tempat kerja. Tukar ganti-: setiap kenderaan memerlukan 2 hingga 3 bateri, peralatan swap khusus, pengendali untuk melakukan pertukaran.
Kes DHL patut diberi perhatian. Pusat pengedaran global mereka menggunakan robot kerjasama Locus Robotics dengan pengecasan peluang. Kecekapan memilih meningkat 50% hingga 70%, kecederaan di tempat kerja menurun 15% (sumber: tapak web DHL dan liputan Logistik Tinjauan). Keuntungan kecekapan tersebut bukan hanya daripada robot itu sendiri. Pengecasan peluang membolehkan operasi tanpa pemandu 24 jam yang sebenar. Penjimatan kos buruh adalah besar.
Perangkap Persekitaran Sejuk
Jika gudang anda mempunyai zon penyejuk beku atau penyejuk beku, pemilihan bateri memerlukan penjagaan tambahan.
Bateri litium mempunyai dua masalah dalam keadaan sejuk. Pertama, kapasiti menurun: pada tolak 10 darjah , LFP mungkin mengekalkan kapasiti 85%; pada tolak 20 darjah mungkin 70%. Kedua, sekatan pengecasan: mengecas litium di bawah titik beku menyebabkan penyaduran litium pada anod. Itu kerosakan kekal ditambah bahaya keselamatan. Kebanyakan BMS menolak arus cas apabila suhu sel turun di bawah 0 darjah .
Penyelesaian praktikal: sama ada sediakan zon pengecasan di luar kawasan sejuk (kenderaan keluar untuk mengecas, kembali apabila selesai), atau gunakan sistem bateri dengan prapemanasan (sel hangat melebihi beku sebelum menerima arus pengecasan).
Jika AGV anda bekerja dalam tempoh lanjutan di bawah tolak 25 darjah , LFP standard mungkin tidak akan memotongnya. Pertimbangkan LTO atau bateri rantai sejuk khusus. Sel LMFP SVOLT menuntut operasi pada tolak 30 darjah . Mereka telah membina kedudukan yang baik dalam logistik rantaian sejuk. Berbaloi untuk disiasat untuk aplikasi penyejuk beku.
Menjalankan Nombor
Angka konkrit. Satu 48V AGV, dua-operasi syif (16 jam setiap hari), lima-tahun ufuk.
Pendekatan asid plumbum
Bateri (2 untuk putaran):$4,000
Pengecas:$1,500
Elektrik tahunan (5 tahun):$9,000
Penyelenggaraan tahunan (5 tahun):$3,000
Penggantian (Tahun 3):$4,000
Kerugian masa henti (5 tahun):$12,000
Lima-tahun:jumlah$33,500
pendekatan LFP
Bateri (satu sahaja):$12,000
Pengecas pantas:$3,500
Elektrik tahunan (5 tahun):$5,750
Penyelenggaraan:$0
Penggantian:$0
Kerugian masa henti (5 tahun):$2,000
Lima-tahun:jumlah$23,250
Penjimatan: $10,250, kira-kira 31%
Ini tidak mengira kos pelupusan asid plumbum atau nilai baki litium selepas lima tahun.
Bilakah litium tidak masuk akal? Operasi syif tunggal (di bawah 8 jam setiap hari), penggunaan rendah. Kos pendahuluan asid plumbum yang lebih rendah mengambil masa 7 hingga 8 tahun untuk diatasi. Jika ufuk projek anda hanya 3 hingga 5 tahun dan anda benar-benar hanya menjalankan satu syif, asid plumbum mungkin lebih baik.
BMS: Lebih Daripada Litar Perlindungan
Ramai orang menganggap BMS sebagai litar perlindungan sahaja. Potong bateri semasa cas berlebihan, lebih-nyahcas, melebihi-arus, melebihi-suhu. Kerja selesai. BMS moden melakukan lebih banyak lagi.
anggaran SOC
BMS yang baik mencapai ketepatan dalam tambah atau tolak 1% hingga 3% (tuntutan dokumen teknikal Infineon tambah atau tolak 1% untuk penyelesaiannya). Mengapa ketepatan penting? Sistem penghantaran anda boleh menetapkan tugas berdasarkan baki caj sebenar setiap kenderaan. Kenderaan-caj tinggi mendapat tugas-jarak jauh,-kenderaan caj rendah mendapat larian pendek atau menuju ke pengecasan. Jika ralat anggaran SOC ialah 10%, pengoptimuman ini menjadi mustahil.
Pemantauan SOH
Penjejakan Keadaan Kesihatan. BMS yang baik menjejaki lengkung kemerosotan kapasiti untuk setiap bateri, memberi amaran bulan hadapan apabila pek gagal. Lebih baik daripada menunggu kenderaan mati dan berurusan dengan masa henti kecemasan.
Pengurusan suhu
Pemantauan masa-sebenar merentas berbilang titik dalam pek. Tempatkan zon panas lebih awal, mengurangkan kuasa sebelum masalah meningkat.
Antara muka komunikasi
CAN bas atau RS485 menyambung ke sistem pengurusan gudang anda. Membolehkan WMS melihat status bateri untuk setiap kenderaan.
Jangan murahkan BMS. Kami telah melihat pelanggan menjimatkan beberapa ratus dolar untuk unit BMS bajet, kemudian menemui ralat anggaran SOC yang begitu besar sehingga sistem penghantaran tidak boleh menggunakan data sama sekali. Mungkin juga tidak mempunyai ciri tersebut.
Persijilan: Bukan Sekadar Kertas Kerja
Dua pensijilan paling penting: UN38.3 dan IEC 62619.
UN38.3
Meliputi keselamatan pengangkutan. Menguji simulasi ketinggian, berbasikal suhu, getaran, kejutan, litar pintas, cas berlebihan, pelepasan paksa. Diperlukan untuk sebarang bateri litium yang melintasi sempadan. Tidak ada UN38.3, syarikat logistik tidak akan menyentuhnya.
IEC 62619
Meliputi keselamatan penggunaan bateri litium industri. Item ujian bertindih dengan UN38.3 tetapi lebih fokus pada senario operasi: penembusan kuku, ujian jatuh, pengesahan fungsi BMS. IEC 62619 membentuk asas teknikal untuk penandaan CE di Eropah, pensijilan AS/NZS di Australia, kelulusan PSE di Jepun.
Perkara penting: pensijilan digunakan untuk model produk tertentu, bukan kepada pengeluar. Sesetengah pengeluar memperakui satu model kemudian menampar sijil pada semua yang mereka jual. Semasa membeli, sahkan nombor model sijil sepadan dengan apa yang anda beli. Sijil yang tidak sepadan adalah tidak bernilai.
Nota Pembekal
Beberapa yang telah kami uruskan:
Di kalangan pembekal China, BYD memegang bahagian pasaran utama dalam bateri litium forklift elektrik, dilaporkan sekitar 60% di China. Bateri bilah mereka disertakan dengan jaminan 10 tahun. CATL dan Hangcha membentuk JV yang dipanggil Pengcheng New Energy khusus untuk forklift dan bateri AGV. Jika anda sudah menggunakan kenderaan Hangcha, saluran itu mungkin lebih lancar.
Di kalangan pembekal Barat, siri EnerSys NexSys adalah kukuh. Sistem pengecasan wayarles NexSys AIR mereka menyokong asid plumbum, TPPL dan litium pada infrastruktur yang sama. Berguna jika armada anda beralih daripada asid plumbum kepada litium dan anda ingin melindungi pelaburan peralatan pengecasan anda.
Soalan untuk ditanya semasa menilai pembekal:
Pengilang sel yang manakah, gred (g-A atau B-) apa? Bolehkah mereka menyediakan data ujian hayat kitaran untuk pek, bukan hanya sel kosong? Adakah kapasiti perlindungan jaminan pudar atau hanya kegagalan sepenuhnya? Bagaimanakah mereka mengendalikan tuntutan waranti (penghantaran bateri di peringkat antarabangsa mahal dan lambat)?
Fikiran Akhir
Pemilihan bateri bukan satu-keputusan pembelian sekali. Perkara yang anda pilih hari ini menentukan kos operasi dan kerumitan penyelenggaraan untuk 5 hingga 10 tahun akan datang. Jangan lihat harga pembelian awal sahaja. Kira TCO lima-tahun sebelum membuat keputusan.
Jika anda mempunyai projek tertentu dalam kerja-kerja dan perlu mengesahkan spesifikasi bateri anda, hantarkan parameter pengendalian, julat belanjawan, keperluan khas (storan sejuk, kalis letupan-, dimensi luar biasa). Kami telah memijak beberapa periuk api ini sebelum ini dan boleh membantu anda mengelakkannya.
