AGV батареясыТаңдау нұсқаулығы: Кернеу, сыйымдылық және зарядтау талаптары
Соңғы үш жылда біз AGV жобаларының батарея таңдауы дұрыс емес, қате екенін көрдік. Клиенттердің техникалық білімінің жоқтығынан емес, жеткізушілер ұсынатын техникалық парақтар нақты шешім қабылдау үшін негізінен пайдасыз болғандықтан. Екі батареяның екеуі де 48V 100Ah деп белгіленген, біреуі екіншісінен үш есе қымбат. Айырмашылығы неде? Бұл нұсқаулық осы туралы.
Кернеуді таңдау
AGV жеткізушісі көлікке 48 В қажет екенін айтады, сондықтан сіз 48 В батареяларын сатып ала аласыз. Тікелей көрінеді. Ол емес.
Алдымен негізгі физика.
Қуат кернеудің токқа тең. 5000 Вт шығару үшін 48 В жүйесі 104 А, 36 В жүйесі 139 А, 24 В жүйесі 208 А кернеуін тартады. Токтың жоғары болуы кабельдердің қалыңдауын, контакторлардың тез тозғанын, қосқыштардағы қызуды білдіреді. 48 В қолдануға болатын 24 В-ты пайдалану жолдағы қиындықтарды сұрайды.
Бірақ нақты жобалар оңай емес. Біз өткен жылы салқындатқыш қойма жобасын жасадық, бастапқыда 48 В LFP белгіленді. Тестілеу кезінде ішкі қарсылық суық температурада көтерілді, зарядтау қорғанысы іске қосыла берді. 36 В кернеуіне ауыстырылды. Қағазда тиімділігі аз, бірақ сенімді. Мұздатқыш орталарда сенімділік тиімділіктен әрқашан асып түседі.
Кернеуді таңдау ережелерім:
24V
24 В 500 кг-нан төмен жүктемелерге, 2 кВт қуатқа сұранысқа, шектеулі бюджеттерге жұмыс істейді. Шынымды айтсам, егер клиенттер арнайы сұрамаса, біз 24 В-ты сирек ұсынамыз.
48V
48 В қоймадағы AGV көпшілігін қамтиды. 1-ден 2,5 тоннаға дейінгі жүктерді көтереді, жетілген зарядтау инфрақұрылымы, жеткізушілердің кең таңдауы. Ерекше ештеңе болмаса, әдепкі таңдау.
72V+
Ауыр жүк көтергіштерге, порт жабдықтарына, сыртқы жүк тасымалдаушыларға арналған 72 В және 80 В. Samsung SDI дизельдік өнімділікке сәйкес келетін 10 тонналық электр жүк көтергіштері үшін 94 В жүйесін құрастырды (бұл олардың веб-сайтынан алынған, мен оны сынаған жоқпын, бірақ Samsung-тың бұл кеңістіктегі рекорды берік).
Сыйымдылық: Барлығы формуланы біледі, кірістерді қайдан алуға болатынын ешкім білмейді
Формула
Сыйымдылық (Ач)=Қуат (Вт) × Жұмыс уақыты (сағат) ÷ Кернеу (V) ÷ Тиімділік
Тиімділігі: литий үшін 0,95, қорғасын қышқылы үшін 0,85.
Мәселе «қуат» санында. AGV жеткізушілері сізге тегіс едендерді, стандартты жүктемелерді, жиі іске қосу мен тоқтауды білдіретін «типтік шарттарды» береді. Нақты қоймаларда пандустар, шамадан тыс жүктемелер, үздіксіз жұмыс істейтін ең жоғары сағаттар бар. Нақты қуат тұтыну техникалық парақ нөмірлерінен 50% жоғары жұмыс істей алады.
Біз не істейміз: AGV жеткізушісінен үш нөмірді сұраңыз. Жүктелмеген круиздік қуат, жүктелген жоғары көтерілу қуаты, ең жоғары қуат. Содан кейін клиенттің нақты бағыттарына негізделген орташа салмақты бағалаңыз. Егер сатушы тек бір ғана «орташа қуат» санын бере алса, мен есептеу алдында 1,3-ке көбейтемін.
Анықтама үшін JD Logistics өздерінің Азиядағы №1 смарт қоймалары туралы деректерді жариялады. Олардың Dilang AGV көліктері 500 кг жүк көтереді, импортталған ұяшықтарға жүктелген 6-9 сағат жұмыс істейді, 30 минутта аяқталатын 50А жылдам зарядтауды қолдайды (көзі: JD Logistics техникалық құжаттамасы). 48 В, 50А зарядтау батареяның сыйымдылығы 40Ач пен 60Ач арасында екенін білдіреді. Бұл 500 кг тасымалдаушы үшін орынды. Көлігіңіз көбірек тасымалдаса немесе ұзағырақ бағытта жүрсе, сыйымдылықты сәйкесінше үлкейтіңіз.
Химия: LFP, NMC, LTO әрқайсысының өз орны бар
Үш литий химиясы AGV нарығында үстемдік етеді. Міне, менің пікірім:
LFP (литий темір фосфаты)
Жобалардың 90% дұрыс таңдау. Ұзақ цикл мерзімі, жақсы қауіпсіздік профилі, шығындар айтарлықтай төмендеді. CATL және BYD жетілген жеткізу тізбегі бар сенімді LFP жасушаларын жасайды. Басқа нәрсені таңдаудың нақты себебі болмаса, әдепкі бойынша LFP.
NMC (никель марганец кобальт)
LFP қарағанда жоғары энергия тығыздығы, бірақ қысқа цикл мерзімі және жоғары термиялық қашу қаупі. Егер AGV батарея бөлімі сізге қажет LFP көлеміне сәйкес келмейтіндей тым кішкентай болса ғана NMC мүмкіндігін қарастырыңыз. Жеке маған қоймалық ортада NMC ұнамайды. Егер термиялық қашу орын алса, сіз тек AGV емес, бүкіл қойма құнын жоғалтасыз.
LTO (литий титанаты)
Ерекше жағдай. Энергия тығыздығы LFP жартысы (шынымен төмен), бірақ зарядтау жылдамдығы өте жоғары (5С проблема емес, толық зарядтау 12 минутта), циклдің қызмет ету мерзімі өте жоғары (15000+ цикл), суық ауа райының өнімділігі экстремалды (минус 30 градуста жұмыс істейді). Бағасы да экстремалды. LTO мағынасы бар екі сценарий: бар болғаны 10-15 минуттық зарядтау терезелері бар үздіксіз тәулік бойы жұмыс немесе нөлден төмен температуралары бар суық тізбекті орталар. Егер жоба кез келген сценарийге сәйкес келсе, LTO премиум бағасы негізделген.
| Түр | Энергия тығыздығы | Циклдер | Ерекшеліктер |
|---|---|---|---|
| LFP | 90-160 Вт/сағ | 2000-нан 5000-ға дейін | 1С зарядтауды жақсы ұстайды, минус 20 градусқа дейін жұмыс істейді, орташа құны. |
| NMC | 150 - 220 Вт сағ/кг | 1000-нан 2000-ға дейін | 1C зарядтау, орташа суық өнімділік, жоғары бағадан жоғары сақ болыңыз. |
| LTO | 50-80 Вт/сағ | 15000-нан 20000-ға дейін | 5C зарядтауды басқарады, минус 30 градуста жұмыс істейді, құны айтарлықтай жоғары. |
Бірдей LFP химиясы, әртүрлі сыйымдылық: қалай таңдауға болады
Мұны адамдар көп сұрайды. Көптеген жеткізушілер мұны жақсы түсіндірмейді, өйткені олар үлкенірек (жоғары маржа) сатып алуды қалайды.
Үлкенірек әрқашан жақсы ма? Жоқ.
Үлкен сыйымдылық мәселелері
Біріншіден, салмақ.100Ah LFP пакетінің салмағы шамамен 45 кг, 200Ah салмағы 85 кг. Бұл қосымша 40 кг жүк сыйымдылығын азайтады немесе бір сапарға қуат тұтынуды арттырады.
Екіншіден, зарядтау уақыты.0,5С температурада 100Ач 2 сағат, 200Ач 4 сағатты алады.
Үшіншіден,егер әрбір ауысым батарея сыйымдылығының тек 30%-ын пайдаланса, сол ұяшықтардың 70%-ы күн сайын жоғары заряд күйінде отырады, бұл күнтізбенің қартаюын тездетеді.
Шағын сыйымдылық мәселелері
Шағын сыйымдылық проблемалары анық: қысқа жұмыс уақыты, зарядтау кестесінен ауытқулар-ауысым ортасында көліктердің өлу қаупі.
Менің мөлшерлеу принципім
Зарядтау мүмкіндіктері арасында көліктің шын мәнінде қанша энергия тұтынатынын анықтаңыз, содан кейін әр цикл пакетінің 60% - 70% пайдалану үшін сыйымдылықты таңдаңыз. Ұяшықтарға кернеу түсіру үшін жеткілікті терең емес, пайдаланылмаған қуатқа ақша жұмсау үшін жеткілікті таяз емес.
Мысал: AGV әр 4 сағат сайын зарядталады, орташа қуат тұтынуы 800 Вт. 800 Вт-та төрт сағат - 3200 Вт. 48В кернеуінде бұл 67Ач. 100Ач пакет бір циклде 67% пайдалануды білдіреді. Бұл тәтті жер. 150Ач пакет бір циклде тек 45% ғана пайдаланады, бұл капиталды өз орнын толтырмайтын ұяшықтарға жұмсайды.
DOD және Cycle Life: Бұл білім сізге ақша үнемдейді
DOD разрядтың тереңдігін білдіреді. Оның батареяның қызмет ету мерзіміне әсері көптеген адамдар ойлағаннан да үлкен.
Батарея университеті (batteryuniversity.com) сынақ деректерін жариялады, мен тікелей келтіремін:
100% DOD циклімен жүретін LFP жасушалары шамамен 600 циклдің 80% сыйымдылығына жетеді. 40% DOD циклімен жүретін бірдей жасушалар 3000 циклден асады. Бірдей аккумулятор, таяз велосипед оның қызмет ету мерзімі ішінде терең циклге қарағанда бірнеше есе көп жалпы энергия өткізу қабілетін береді.
Бұл іс жүзінде нені білдіреді? Қажетті нәрсені сатып алып, оны әр цикл сайын төгіп тастағаннан гөрі сәл үлкенірек сыйымдылықты сатып алып, оның жартысын ғана пайдаланған дұрыс. Екінші әдіс алдын ала арзанырақ көрінеді, бірақ сіз батареяларды жиі ауыстырасыз.
Қазір біздің стандартты конфигурациямыз: SOC едені 20% - 25%, төбесі 80% - 85%, көліктер осы терезеде жұмыс істейді. Зарядтау мүмкіндігімен бірге батареяның қызмет ету мерзімі толық зарядтау/разряд циклімен салыстырғанда екі-үш есе ұзарады.
Бір жалпы қате түсінік
Көптеген адамдар литий батареяларына «калибрлеу» үшін мерзімді толық зарядсыздану қажет деп ойлайды. Бұл никель-кадмий туралы ойлау, литий үшін мүлдем дұрыс емес. Терең разряд электрод құрылымын бұзады. Қазіргі заманғы BMS SOC бағалауы үшін кулондық санауды пайдаланады, калибрлеу үшін бос циклдарды қажет етпейді.
Зарядтау стратегиясы: зарядтау немесе батареяны ауыстыру мүмкіндігі
Екі тәсілдің де өз орны бар. Ешқайсысы да жаратылысынан «жетілдірілген» емес.
Мүмкіндіктерді зарядтау
AGV пайдалану 75% төмен болған кезде жұмыс істейді. Тапсырмаларды күту, кезекке тұру, тиеу/түсіру кезінде көлік ақысын алады. Әрбір сеанс 15-30 минутқа созылады. Күні бойына жеткілікті жұмыс уақытын қосады. Адамның араласуы қажет емес. 1C зарядтауды қолдайтын LFP көмегімен 15 минут шамамен 25% сыйымдылықты қосады, бұл тағы бір немесе екі сағат жұмыс істеуге жеткілікті.
Батареяны ауыстыру
Пайдалану 95% асқанда және көліктер тоқтай алмағанда жұмыс істейді. Көлік своп станциясына кіреді, аккумулятор 2-5 минутта ауыстырылды, бірден жұмысқа қайта оралады. Сауда-жеңілдік: әр көлікке 2-3 батарея, арнайы своп жабдығы, своп жасау үшін операторлар қажет.
DHL ісін атап өтуге болады. Олардың жаһандық тарату орталықтары зарядтау мүмкіндігі бар Locus Robotics бірлескен роботтарын пайдаланады. Таңдау тиімділігі 50%-дан 70%-ға дейін жақсарды, жұмыс орнындағы жарақаттар 15%-ға төмендеді (көзі: DHL веб-сайты және Logistics Viewpoints қамтуы). Бұл тиімділік тек роботтардың өзінен ғана емес. Мүмкіндіктерді зарядтау 24 сағаттық ұшқышсыз жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Еңбек шығындары айтарлықтай үнемделеді.
Суық ортаның тұзақтары
Қоймада тоңазытқыш немесе мұздатқыш аймақтары болса, батареяны таңдау қосымша күтімді қажет етеді.
Литий батареяларында суықта екі мәселе бар. Біріншіден, сыйымдылық төмендейді: минус 10 градуста LFP сыйымдылықты 85% сақтайды; минус 20 градуста мүмкін 70%. Екіншіден, зарядтау шектеулері: литийді мұздату деңгейінен төмен зарядтау анодта литиймен қаптауды тудырады. Бұл тұрақты зақым және қауіпсіздік қаупі. Көптеген BMS ұяшық температурасы 0 градустан төмен түскен кезде зарядтау тогын қабылдамайды.
Практикалық шешімдер: зарядтау аймақтарын салқын аймақтан тыс жерде орнатыңыз (көліктер зарядтау үшін шығады, аяқталғаннан кейін қайтады) немесе алдын ала қыздыратын батарея жүйелерін пайдаланыңыз (зарядтау тогын қабылдамас бұрын мұздату деңгейінен жоғары жылы ұяшықтар).
Егер сіздің AGVs минус 25 градустан төмен ұзақ уақыт жұмыс істесе, стандартты LFP оны қысқартпауы мүмкін. LTO немесе арнайы суық тізбекті батареяларды қарастырыңыз. SVOLT LMFP ұяшықтары минус 30 градуста жұмыс істейді деп мәлімдейді. Олар суық тізбекті логистикада лайықты орынға ие болды. Мұздатқыш қолданбаларын зерттеуге тұрарлық.
Сандарды іске қосу
Нақты фигуралар. Бір 48В AGV, екі-ауысымдық жұмыс (күніне 16 сағат), бес-жылдық көкжиек.
Қорғасын қышқылының тәсілі
Батареялар (айналдыру үшін 2): $4,000
Зарядтағыш: $1500
Жылдық электр энергиясы (5 жыл): $9 000
Жылдық техникалық қызмет көрсету (5 жыл): $3 000
Ауыстыру (3 жыл): $4,000
Тоқтау уақытындағы шығындар (5 жыл): $12 000
Бес-жыл:жалпы $33 500
LFP тәсілі
Батарея (тек біреуі): $12 000
Жылдам зарядтағыш: 3500 доллар
Жылдық электр энергиясы (5 жыл): $5 750
Техникалық қызмет көрсету: $0
Ауыстыру: $0
Тоқтау уақытындағы шығындар (5 жыл): 2000 доллар
Бес-жыл:жалпы $23 250
Үнемдеу: $10,250, шамамен 31%
Бұл тіпті бес жылдан кейін қорғасын қышқылын кәдеге жарату шығындарын немесе литийдің қалдық құнын есептемейді.
Литий қашан мағынасы жоқ? Бір ауысымдық жұмыс (күніне 8 сағаттан аз), төмен пайдалану. Қорғасын қышқылының бастапқы құнының төмендеуін жеңу үшін 7-8 жыл қажет. Егер сіздің жобаңыздың көкжиегі бар болғаны 3-5 жыл болса және сіз тек бір ауысымда жұмыс істесеңіз, қорғасын қышқылы жақсырақ қарындашпен шығарылуы мүмкін.
BMS: қорғаныс тізбектерінен гөрі
Көптеген адамдар BMS-ті тек қорғаныс тізбектері ретінде қарастырады. Батареяны шамадан тыс зарядтау, -разрядтау, -ток, жоғары{3}}температура кезінде өшіріңіз. Жұмыс орындалды. Қазіргі заманғы BMS әлдеқайда көп нәрсені жасайды.
SOC бағалауы
Жақсы BMS плюс немесе минус 1% - 3% аралығында дәлдікке жетеді (Infineon техникалық құжаттары олардың шешімдері үшін плюс немесе минус 1% талап етеді). Неліктен дәлдік маңызды? Диспетчерлік жүйе әрбір көліктің нақты қалған ақысына негізделген тапсырмаларды тағайындай алады. Жоғары зарядталған көліктер-ұзақ{6}}қашықтық тапсырмаларын орындайды, төмен зарядталған көліктер-қысқа жүгіреді немесе зарядтауға кіріседі. Егер SOC бағалау қатесі 10% болса, бұл оңтайландыру мүмкін болмайды.
SOH мониторингі
Денсаулық жағдайын бақылау. Жақсы BMS әрбір аккумулятордың сыйымдылығының нашарлау қисықтарын қадағалайды, пакет істен шыққан кезде айлар бұрын ескертеді. Өлген көлікті күткеннен және апатты тоқтаумен айналысқаннан жақсы.
Температураны басқару
Бумадағы бірнеше нүктелердегі нақты-уақыт бақылауы. Ыстық аймақтарды ерте анықтап, проблемалар өршуден бұрын қуатты азайтады.
Коммуникациялық интерфейс
Қойманы басқару жүйесіне қосылатын CAN шинасы немесе RS485. WMS әр көлік үшін батарея күйін көруге мүмкіндік береді.
BMS-те арзан баға жасамаңыз. Біз клиенттердің бюджеттік BMS бірліктеріне бірнеше жүз доллар үнемдейтінін көрдік, содан кейін диспетчерлік жүйе деректерді мүлде пайдалана алмайтындай үлкен SOC бағалау қателерін тапты. Мүмкіндік жоқ болуы да мүмкін.
Сертификаттар: Тек қағаз жұмысы емес
Ең маңыздысы екі сертификат: UN38.3 және IEC 62619.
UN38.3
Тасымалдау қауіпсіздігін қамтиды. Биіктік симуляциясын, температура циклін, дірілді, соққыны, қысқа тұйықталуды, артық зарядтауды, мәжбүрлі разрядты сынайды. Кез келген литий батареясы шекарадан өту үшін қажет. UN38.3 жоқ, логистикалық компаниялар оған тиіспейді.
IEC 62619
Өнеркәсіптік литий батареяларын пайдалану қауіпсіздігін қамтиды. Сынақ элементтері UN38.3-пен сәйкес келеді, бірақ операциялық сценарийлерге көбірек назар аударылады: тырнақтың енуі, құлау сынағы, BMS функциясын тексеру. IEC 62619 Еуропадағы CE таңбасының, Австралиядағы AS/NZS сертификатының, Жапониядағы PSE мақұлдауының техникалық негізін құрайды.
Маңызды мәселе: сертификаттар өндірушілерге емес, нақты өнім үлгілеріне қолданылады. Кейбір өндірушілер бір үлгіні куәландырады, содан кейін олар сататын барлық нәрсеге сертификат береді. Сатып алу кезінде сертификат үлгісінің нөмірі сатып алып жатқан нәрсеге дәл сәйкес келетінін тексеріңіз. Сәйкес келмейтін сертификаттар түкке тұрғысыз.
Жеткізуші жазбалары
Біз қарастырған кейбіреулер:
Қытайлық жеткізушілердің арасында BYD электрлік жүк көтергіш литий батареяларының негізгі нарықтық үлесіне ие, Қытайда шамамен 60%. Олардың жүздік батареялары 10 жылдық кепілдікпен келеді. CATL және Hangcha арнайы жүк көтергіштер мен AGV батареялары үшін Pengcheng New Energy деп аталатын бірлескен кәсіпорын құрды. Егер сіз Hangcha көліктерін пайдаланып жатсаңыз, бұл арна тегіс болуы мүмкін.
Батыс жеткізушілерінің арасында EnerSys NexSys сериясы берік. Олардың NexSys AIR сымсыз зарядтау жүйесі бір инфрақұрылымдағы қорғасын қышқылын, TPPL және литийді қолдайды. Егер сіздің флотыңыз қорғасын қышқылынан литийге ауысса және зарядтау жабдығына инвестицияны қорғағыңыз келсе пайдалы.
Жабдықтаушыларды бағалау кезінде қойылатын сұрақтар:
Қай ұяшық өндірушісі, қандай сорт (А-сынып немесе В{1}}сынып)? Олар тек жалаң ұяшықтар емес, пакеттер үшін цикл өмірінің сынақ деректерін бере ала ма? Кепілдік сыйымдылығы төмендей ме, әлде тек толық істен шыға ма? Олар кепілдік талаптарын қалай шешеді (батареяларды халықаралық тасымалдау қымбат және баяу)?
Қорытынды ойлар
Батареяны таңдау бір реттік-сатып алу шешімі емес. Бүгін таңдағаныңыз келесі 5-10 жыл ішінде операциялық шығындар мен техникалық қызмет көрсету күрделілігін анықтайды. Бастапқы сатып алу бағасына ғана қарамаңыз. Шешім қабылдамас бұрын бес{6}}жылдық ТШО есептеңіз.
Жұмыс істеп жатқан нақты жобаңыз болса және батареяның техникалық сипаттамаларын растау қажет болса, жұмыс параметрлерін, бюджет ауқымын, арнайы талаптарды (суық қойма, жарылысқа-өтпейтін, әдеттен тыс өлшемдер) жіберіңіз. Біз бұл миналардың кейбіріне бұрын да басылғанбыз және оларды болдырмауға көмектесеміз.
