AGV batareyasıSeçim Bələdçisi: Gərginlik, Tutum və Doldurma Tələbləri
Son üç ildə biz daha çox AGV layihəsinin batareya seçimini doğrudan çox səhv etdiyini gördük. Müştərilərin texniki bilikləri olmadığı üçün yox, ona görə ki, təchizatçıların təqdim etdiyi texniki vərəqlər real qərarlar qəbul etmək üçün əsasən yararsızdır. İki batareyanın hər ikisi 48V 100Ah etiketlidir, biri digərindən üç dəfə bahadır. Nə fərqi var? Bu bələdçinin mövzusu budur.
Gərginlik seçimi
AGV satıcınız deyir ki, avtomobilə 48V lazımdır, ona görə də siz 48V batareyalar üçün alış-verişə gedirsiniz. Düz görünür. deyil.
Əvvəlcə əsas fizika.
Güc cərəyanla gərginliyə bərabərdir. 5000W çıxarmaq üçün 48V sistem 104A, 36V sistem 139A, 24V sistem 208A çəkir. Daha yüksək cərəyan daha qalın kabellər, daha sürətli kontaktor aşınması, bağlayıcılarda daha çox istilik deməkdir. 48V istifadə edə biləcəyiniz yerdə 24V-dən istifadə yolda problem yaradır.
Amma real layihələr o qədər də sadə deyil. Keçən il soyuducu anbar layihəsi etdik, ilkin olaraq 48V LFP təyin edildi. Sınaq zamanı soyuq templərdə daxili müqavimət artdı, şarj qorunması işə düşməyə davam etdi. 36V-a keçir. Kağız üzərində daha az səmərəli, lakin etibarlıdır. Dondurucu mühitlərdə etibarlılıq hər dəfə səmərəliliyi üstələyir.
Gərginlik seçimi qaydalarım:
24V
24V 500 kq-dan aşağı yüklər, 2 kVt güc tələbi altında, sıx büdcələr üçün işləyir. Düzünü desəm, müştərilər xüsusi tələb etmədikcə, biz nadir hallarda 24V-ni tövsiyə edirik.
48V
48V əksər anbar AGV-lərini əhatə edir. 1 ilə 2,5 tonluq yükləri idarə edir, yetkin doldurma infrastrukturu, ən geniş təchizatçı seçimi. Xüsusi bir şey olmadıqda defolt seçim.
72V+
Ağır forkliftlər, liman avadanlığı, açıq hava daşıyıcıları üçün 72V və 80V. Samsung SDI 10 tonluq elektrikli forkliftlər üçün dizel performansına uyğun gələn 94V sistemi qurdu (bu, onların veb saytındandır, mən bunu sınamamışam, lakin Samsung-un bu sahədəki təcrübəsi möhkəmdir).
Bacarıq: Hər kəs düsturu bilir, heç kim girişləri haradan alacağını bilmir
Formula
Tutum (Ah)=Güc (W) × İş vaxtı (saat) ÷ Gərginlik (V) ÷ Səmərəlilik
Effektivlik: litium üçün 0,95, qurğuşun turşusu üçün 0,85.
Problem "güc" sayıdır. AGV satıcıları sizə düz mərtəbələr, standart yüklər, tez-tez başlama və dayanma kimi "tipik şərtlər" verir. Real anbarlarda rampalar, həddindən artıq yükləmə, fasiləsiz işləmə ilə pik saatlar var. Faktiki güc çəkilişi texniki cədvəl nömrələrindən 50% yüksək ola bilər.
Biz nə edirik: AGV satıcısından üç nömrə istəyin. Yüksüz kruiz gücü, yüklənmiş yoxuş gücü, pik güc. Sonra müştərinin faktiki marşrutlarına əsaslanaraq orta çəkili hesablayın. Satıcı yalnız bir qeyri-müəyyən "orta güc" nömrəsini verə bilərsə, hesablamadan əvvəl mən 1,3-ə vururam.
Arayış üçün, JD Logistics Asiya №1 ağıllı anbarları haqqında məlumatları dərc etdi. Onların Dilang AGV-ləri 500 kq yük daşıyır, idxal edilmiş hüceyrələrə yüklənmiş 6-9 saat işləyir, 30 dəqiqə ərzində tamamlanan 50A sürətli şarjı dəstəkləyir (mənbə: JD Logistics texniki sənədləri). 48V-də 50A doldurulması, 40Ah ilə 60Ah arasında bir yerdə batareyanın tutumu deməkdir. Bu, 500 kq daşıyıcı üçün məqbuldur. Avtomobiliniz daha çox yük daşıyırsa və ya daha uzun marşrutlarda işləyirsə, tutumu müvafiq olaraq artırın.
Kimya: LFP, NMC, LTO hər birinin öz yeri var
AGV bazarında üç litium kimyası üstünlük təşkil edir. Budur mənim qəbulum:
LFP (litium dəmir fosfat)
Layihələrin 90%-i üçün düzgün seçim. Uzun dövriyyə müddəti, yaxşı təhlükəsizlik profili, xərclər əhəmiyyətli dərəcədə aşağı düşdü. CATL və BYD yetkin təchizat zəncirləri ilə etibarlı LFP hüceyrələri yaradır. Başqa bir şey seçmək üçün xüsusi səbəbiniz yoxdursa, defolt olaraq LFP-dir.
NMC (nikel manqan kobalt)
LFP-dən daha yüksək enerji sıxlığı, lakin daha qısa dövrə müddəti və daha yüksək istilik qaçış riski. NMC-ni yalnız AGV batareya bölməniz sizə lazım olan LFP həcminə uyğun gəlməyəcək qədər kiçik olduqda nəzərdən keçirin. Şəxsən mən anbar mühitlərində NMC-ni sevmirəm. Termal qaçış baş verərsə, siz təkcə AGV-ni deyil, bütün anbar dəyərini itirirsiniz.
LTO (litium titanat)
Xüsusi hal. Enerji sıxlığı LFP-nin yarısıdır (həqiqətən aşağıdır), lakin doldurma sürəti həddindən artıqdır (5C problem yoxdur, tam doldurma 12 dəqiqə), dövriyyə müddəti həddindən artıqdır (15000+ dövr), soyuq hava performansı həddindən artıqdır (mənfi 30 dərəcədə işləyir). Qiymət də həddindən artıqdır. LTO-nun məntiqli olduğu iki ssenari: yalnız 10-15 dəqiqəlik doldurma pəncərələri ilə fasiləsiz 24/7 əməliyyat və ya ciddi alt-sıfır temperaturlara malik soyuq zəncir mühitləri. Layihəniz hər iki ssenariyə uyğundursa, LTO-nun mükafat qiyməti əsaslandırılır.
| Növ | Enerji Sıxlığı | Velosipedlər | Xüsusiyyətlər |
|---|---|---|---|
| LFP | 90-160 Wh/kq | 2000-5000 arası | 1C zaryatka eliyir, mənfi 20 dərəcəyə qədər işləyir, orta qiymət. |
| NMC | 150-220 Wh/kq | 1000-2000 arası | 1C-dən yuxarı şarj, orta soyuq performans, daha yüksək qiymətə diqqətli olun. |
| LTO | 50-80 Wh/kq | 15000-20000 arası | 5C şarjı idarə edir, mənfi 30 dərəcədə işləyir, xeyli yüksək qiymət. |
Eyni LFP Kimyası, Fərqli Tutum: Necə Seçmək olar
İnsanlar bunu çox soruşurlar. Əksər təchizatçılar bunu yaxşı izah etmirlər, çünki onlar daha böyük (daha yüksək marja) almaq istəyirlər.
Daha böyük həmişə yaxşıdır? yox.
Böyük tutum problemləri
Birincisi, çəki.100Ah LFP paketinin çəkisi təxminən 45 kq, 200Ah 85 kq ağırlığındadır. Bu əlavə 40 kq ya yük tutumunu azaldır, ya da hər səfər üçün enerji istehlakını artırır.
İkincisi, şarj müddəti.0,5C-də 100Ah 2 saat, 200Ah 4 saat çəkir.
üçüncü,əgər hər növbə yalnız batareya tutumunun 30%-ni istifadə edirsə, bu hüceyrələrin 70%-i hər gün yüksək yükdə oturur və təqvimin yaşlanmasını sürətləndirir.
Kiçik tutum problemləri
Kiçik tutumla bağlı problemlər göz qabağındadır: qısa iş vaxtı, yüklənmə cədvəli pozulduğu halda, növbənin ortasında-maşınların ölmə riski.
Mənim ölçü prinsipim
Doldurma imkanları arasında avtomobilin həqiqətən nə qədər enerji sərf etdiyini anlayın, sonra tutumu seçin ki, hər dövrədə paketin 60%-70%-ni istifadə edəsiniz. Hüceyrələri vurğulamaq üçün kifayət qədər dərin deyil, istifadə edilməmiş gücə pul sərf etmək üçün kifayət qədər dayaz deyil.
Misal: AGV hər 4 saatdan bir doldura bilər, orta enerji istehlakı 800W. 800W-da dörd saat 3200Wh təşkil edir. 48V-də bu 67Ah-dir. 100Ah paket hər dövrədə 67% istifadə deməkdir. Bu şirin yerdir. 150Ah paketi hər dövr üçün yalnız 45% istifadə edərək, pulunu qazanmayan hüceyrələrə sərf edərdi.
DOD və Cycle Life: Bu Bilik sizə pula qənaət edəcək
DOD Boşaltma Dərinliyi deməkdir. Onun batareyanın ömrünə təsiri əksər insanların düşündüyündən daha böyükdür.
Battery University (batteryuniversity.com) birbaşa istinad edəcəyim test məlumatlarını dərc etdi:
100% DOD ilə dövrələnmiş LFP hüceyrələri 600 dövrə ətrafında 80% tutuma çatır. 40% DOD-da dövr edən eyni hüceyrələr 3000-dən çox dövrə davam edir. Eyni batareya, dayaz velosiped sürmə, dərin velosiped sürmə ilə müqayisədə ömrü boyu bir neçə dəfə daha çox ümumi enerji ötürmə qabiliyyəti verir.
Bu praktiki olaraq nə deməkdir? Tam olaraq ehtiyac duyduğunuzu almaq və hər dövrədə onu boşaltmaqdansa, bir az daha böyük tutum almaq və yalnız yarısını istifadə etmək daha yaxşıdır. İkinci yanaşma əvvəlcədən daha ucuz görünür, lakin siz batareyaları daha tez-tez dəyişdirəcəksiniz.
İndi standart konfiqurasiyamız: SOC döşəməsi 20% - 25%, tavan 80% - 85%, nəqliyyat vasitələri bu pəncərədə işləyir. Doldurma fürsəti ilə birlikdə batareyanın ömrü tam doldurma/boşaltma dövrü ilə müqayisədə iki-üç dəfə uzadır.
Bir ümumi yanlış fikir
Bir çox insanlar litium batareyalarının "kalibrləmə" üçün dövri olaraq tam boşalmaya ehtiyacı olduğunu düşünür. Bu, litium üçün tamamilə yanlış olan nikel kadmium düşüncəsidir. Dərin boşalma elektrodun quruluşunu zədələyir. Müasir BMS, SOC qiymətləndirməsi üçün kulon hesablamasından istifadə edir, kalibrləmə üçün boş dövrlərə ehtiyac yoxdur.
Doldurma Strategiyası: Fürsət Doldurulması və ya Batareyanın dəyişdirilməsi
Hər iki yanaşmanın öz yeri var. Heç biri mahiyyətcə "daha inkişaf etmiş" deyil.
Fürsət yüklənməsi
AGV istifadəsi 75%-dən aşağı qaldıqda işləyir. Tapşırıqları gözləyərkən, növbəyə durarkən, yükləmə/boşaltma zamanı avtomobil ödənişləri. Hər seans 15-30 dəqiqə davam edir. Gün ərzində kifayət qədər iş vaxtı əlavə edir. İnsan müdaxiləsinə ehtiyac yoxdur. 1C şarjını dəstəkləyən LFP ilə 15 dəqiqə daha bir və ya iki saat işləmək üçün kifayət qədər təxminən 25% tutum əlavə edir.
Batareyanın dəyişdirilməsi
Utilizasiya 95%-dən çox olduqda və nəqliyyat vasitələri dayana bilməyəndə işləyir. Maşın dəyişdirmə məntəqəsinə daxil olur, akkumulyatoru 2-5 dəqiqəyə dəyişdirilib, dərhal işə qayıdır. Alış-veriş-endirim: hər bir avtomobilə 2-3 akkumulyator, xüsusi dəyişdirmə avadanlığı, dəyişdirmə əməliyyatlarını həyata keçirmək üçün operatorlar lazımdır.
DHL-in işi diqqətə layiqdir. Onların qlobal paylama mərkəzləri şarj imkanı ilə Locus Robotics əməkdaşlıq robotlarından istifadə edir. Seçmə səmərəliliyi 50% -dən 70% -ə qədər yaxşılaşdı, iş yerində xəsarətlər 15% azaldı (mənbə: DHL veb saytı və Logistics Viewpoints əhatə dairəsi). Bu səmərəlilik qazancları təkcə robotların özlərindən deyil. Fürsət şarjı əsl 24 saat pilotsuz işləməyə imkan verir. Əmək xərclərinə əhəmiyyətli dərəcədə qənaət edilir.
Soyuq Mühitin Tələləri
Əgər anbarınızda soyuducu və ya dondurucu zonalar varsa, batareya seçimi əlavə qayğı tələb edir.
Litium batareyaların soyuqda iki problemi var. Birincisi, tutum azalır: mənfi 10 dərəcə , LFP bəlkə də 85% tutumu saxlayır; mənfi 20 dərəcə, bəlkə də 70%. İkincisi, yükləmə məhdudiyyətləri: litiumun dondurulmadan aşağı doldurulması anodda litium örtüklənməsinə səbəb olur. Bu daimi zərər və təhlükəsizlik təhlükəsidir. Hüceyrə temperaturu 0 dərəcədən aşağı düşdükdə əksər BMS şarj cərəyanından imtina edir.
Praktik həllər: ya soyuq zonadan kənarda doldurma zonaları qurun (avtomobillər doldurmaq üçün çıxır, bitdikdən sonra geri qayıdır) və ya əvvəlcədən qızdırılan akkumulyator sistemlərindən istifadə edin (doldurma cərəyanını qəbul etməzdən əvvəl dondurulmadan yuxarı istilik elementləri).
Əgər AGV-ləriniz mənfi 25 dərəcədən aşağı uzun müddət işləyirsə, standart LFP çox güman ki, onu kəsməyəcək. LTO və ya xüsusi soyuq zəncirli batareyaları nəzərdən keçirin. SVOLT-in LMFP hüceyrələri mənfi 30 dərəcədə işlədiyini iddia edir. Soyuq zəncir logistikasında layiqli mövqe qurdular. Dondurucu tətbiqləri üçün araşdırmaya dəyər.
Nömrələrin icrası
Konkret fiqurlar. Bir 48V AGV, iki-növbəli əməliyyat (gündəlik 16 saat), beş-illik üfüq.
Qurğuşun turşusu yanaşması
Batareyalar (fırlanma üçün 2): $4,000
Şarj cihazı: 1500 dollar
İllik elektrik enerjisi (5 il): $9,000
İllik texniki xidmət (5 il): $3,000
Dəyişdirmə (3-cü il): $4,000
İşdən çıxma itkiləri (5 il): $12,000
Beş-il:cəmi 33,500$
LFP yanaşması
Batareya (yalnız bir): $12,000
Sürətli şarj cihazı: 3500 dollar
İllik elektrik enerjisi (5 il): $5,750
Baxım: $0
Əvəz: $0
İşdən çıxma itkiləri (5 il): 2000$
Beş-il: cəmi 23,250$
Qənaət: $10,250, təxminən 31%
Bu, hətta beş ildən sonra qurğuşun turşusunun atılması xərclərini və ya litiumun qalıq dəyərini də saymır.
Litium nə vaxt məna vermir? Tək növbəli iş (gündəlik 8 saatdan az), aşağı istifadə. Qurğuşun turşusunun aşağı ilkin dəyərinin aradan qaldırılması 7-8 il çəkir. Layihə üfüqünüz cəmi 3 ildən 5 ilə qədərdirsə və həqiqətən yalnız bir növbə ilə işləyirsinizsə, qurğuşun turşusu daha yaxşı qələm çıxara bilər.
BMS: Mühafizə sxemlərindən daha çox
Bir çox insanlar BMS-ni yalnız qoruyucu dövrə kimi qəbul edirlər. Həddindən artıq doldurma,-boşaltma,-cari, artıq-temperatur zamanı batareyanı kəsin. İş bitdi. Müasir BMS daha çox iş görür.
SOC qiymətləndirməsi
Yaxşı BMS artı və ya mənfi 1%-dən 3%-ə qədər dəqiqliyə nail olur (Infineon-un texniki sənədləri öz həlləri üçün əlavə və ya mənfi 1% iddia edir). Niyə dəqiqlik vacibdir? Sizin dispetçer sisteminiz hər bir avtomobilin faktiki qalan yükünə əsasən tapşırıqlar təyin edə bilər. Yüksək{5}}doldurulmuş avtomobillər uzun-məsafəli tapşırıqlar, aşağı{7}}yüklənmiş avtomobillər qısa qaçışlar edir və ya şarj etməyə başlayır. SOC qiymətləndirmə xətası 10% olarsa, bu optimallaşdırma qeyri-mümkün olur.
SOH monitorinqi
Sağlamlıq vəziyyətinin izlənməsi. Yaxşı BMS hər bir batareya üçün tutumun deqradasiyası əyrilərini izləyir, paket uğursuz olduqda aylar əvvəl xəbərdarlıq edir. Ölü avtomobili gözləməkdən və fövqəladə iş vaxtı ilə məşğul olmaqdan daha yaxşıdır.
Temperaturun idarə edilməsi
Paketdəki çoxsaylı nöqtələr üzrə real-vaxt monitorinqi. Qaynar zonaları erkən müəyyənləşdirir, problemlər böyüməzdən əvvəl gücü azaldır.
Rabitə interfeysi
Anbar idarəetmə sisteminizə qoşulan CAN avtobusu və ya RS485. WMS-ə hər bir avtomobil üçün akkumulyatorun vəziyyətini görmək imkanı verir.
BMS-də ucuz başa gəlməyin. Müştərilərin büdcə BMS vahidlərinə bir neçə yüz dollar qənaət etdiyini gördük, sonra SOC qiymətləndirmə xətaları o qədər böyükdür ki, dispetçer sistemi məlumatları ümumiyyətlə istifadə edə bilmir. Ola bilər ki, xüsusiyyəti yoxdur.
Sertifikatlar: Yalnız sənədləşmə işləri deyil
İki sertifikat daha çox əhəmiyyət kəsb edir: UN38.3 və IEC 62619.
UN38.3
Nəqliyyat təhlükəsizliyini əhatə edir. Hündürlük simulyasiyasını, temperaturun dəyişməsini, vibrasiyanı, şoku, qısaqapanmanı, həddindən artıq yükləməni, məcburi boşalmanı sınayır. Sərhədləri keçən hər hansı litium batareyası üçün tələb olunur. UN38.3 yoxdur, logistika şirkətləri ona toxunmayacaqlar.
IEC 62619
Sənaye litium batareyalarından istifadə təhlükəsizliyini əhatə edir. Test tapşırıqları UN38.3 ilə üst-üstə düşür, lakin daha çox əməliyyat ssenarilərinə diqqət yetirir: dırnaqların nüfuz etməsi, düşmə testi, BMS funksiyasının yoxlanılması. IEC 62619 Avropada CE markalanması, Avstraliyada AS/NZS sertifikatı, Yaponiyada PSE təsdiqi üçün texniki əsası təşkil edir.
Vacib məqam: sertifikatlar istehsalçılara deyil, konkret məhsul modellərinə aiddir. Bəzi istehsalçılar bir modeli təsdiqləyir, sonra satdıqları hər şeyə sertifikat vururlar. Satın alarkən sertifikat model nömrəsinin satın aldığınız məhsula tam uyğun gəldiyini yoxlayın. Uyğun olmayan sertifikatlar dəyərsizdir.
Təchizatçı Qeydləri
Bir neçəsi ilə məşğul olduq:
Çinli təchizatçılar arasında BYD elektrik forklift litium batareyalarında əsas bazar payına malikdir, bildirildiyinə görə Çində təxminən 60%. Onların bıçaq batareyaları 10 illik zəmanətlə gəlir. CATL və Hangcha xüsusi olaraq forklift və AGV akkumulyatorları üçün Pengcheng New Energy adlı BM yaratdılar. Əgər siz artıq Hangcha avtomobillərindən istifadə edirsinizsə, o kanal daha hamar ola bilər.
Qərb təchizatçıları arasında EnerSys NexSys seriyası möhkəmdir. Onların NexSys AIR simsiz doldurma sistemi eyni infrastrukturda qurğuşun turşusu, TPPL və litium dəstəkləyir. Donanmanız qurğuşun turşusundan litiuma keçid edirsə və siz doldurma avadanlığı sərmayənizi qorumaq istəyirsinizsə faydalıdır.
Təchizatçıları qiymətləndirərkən verilməli suallar:
Hansı hüceyrə istehsalçısı, hansı dərəcəli (A-və ya B-sinif)? Onlar yalnız çılpaq hüceyrələr deyil, paketlər üçün dövriyyə ömrü testi məlumatlarını təmin edə bilərlərmi? Zəmanət qabiliyyəti azalır, yoxsa tam uğursuzluq? Zəmanət iddialarını necə həll edirlər (batareyaların beynəlxalq miqyasda göndərilməsi bahalı və yavaşdır)?
Son Düşüncələr
Batareya seçimi birdəfəlik-alış qərarı deyil. Bu gün seçdiyiniz şey növbəti 5-10 il üçün əməliyyat xərclərini və texniki xidmətin mürəkkəbliyini müəyyən edir. Yalnız ilkin alış qiymətinə baxmayın. Qərar verməzdən əvvəl beş{6}}illik TCO hesablayın.
Müəyyən bir layihəniz varsa və batareyanın texniki xüsusiyyətlərini təsdiqləməlisinizsə, əməliyyat parametrləri, büdcə diapazonu, xüsusi tələblər (soyuq anbar, partlayışa davamlı, qeyri-adi ölçülər) üzrə göndərin. Biz bu minaların bəzilərinə əvvəllər basmışıq və onlardan qaçmağınıza kömək edə bilərik.
