סוללת AGVמדריך בחירה: מתח, קיבולת ודרישות טעינה
בשלוש השנים האחרונות, ראינו יותר פרויקטים של AGV מקבלים בחירת סוללה לא נכונה מאשר נכונה. לא בגלל שללקוחות אין ידע טכני, אלא בגלל שדפי המפרט שספקים מספקים הם בעצם חסרי תועלת לקבלת החלטות אמיתיות. שתי סוללות מסומנות שתיהן 48V 100Ah, אחת עולה פי שלושה מהשנייה. מה ההבדל? על זה עוסק המדריך הזה.
בחירת מתח
ספק ה-AGV שלך אומר שהרכב צריך 48V, אז אתה הולך לקנות סוללות 48V. נראה פשוט. זה לא.
קודם כל פיזיקה בסיסית.
הספק שווה מתח כפול זרם. כדי להפיק 5000W, מערכת 48V מושכת 104A, מערכת 36V מושכת 139A, מערכת 24V מושכת 208A. זרם גבוה יותר פירושו כבלים עבים יותר, שחיקה מהירה יותר של מגע, יותר חום במחברים. שימוש ב-24V במקום בו אתה יכול להשתמש ב-48V הוא לבקש בעיות בהמשך הדרך.
אבל פרויקטים אמיתיים הם לא כל כך פשוטים. עשינו פרויקט אחסון קר בשנה שעברה, במקור 48V LFP מפרט. במהלך הבדיקה, ההתנגדות הפנימית עלתה בטמפרטורות קרות, הגנת הטעינה המשיכה להפעיל. עבר ל-36V. פחות יעיל על הנייר, אבל אמין. בסביבות מקפיא, האמינות מנצחת את היעילות בכל פעם.
הכללים שלי לבחירת מתח:
24V
24V עובד לעומסים מתחת ל-500 ק"ג, מתחת לדרישת חשמל של 2kW, תקציבים מצומצמים. בכנות, אנו ממליצים לעתים רחוקות יותר על 24V אלא אם כן לקוחות מבקשים זאת במפורש.
48V
48V מכסה את רוב ה-AGVs במחסנים. מטפל בעומסים של 1 עד 2.5 טון, תשתית טעינה בוגרת, מבחר ספקים רחב ביותר. בחירת ברירת מחדל אם לא קורה שום דבר מיוחד.
72V+
72V ו-80V למלגזות כבדות, ציוד נמל, הובלות חיצוניות. סמסונג SDI בנתה מערכת 94V למלגזות חשמליות של 10 טון שכביכול תואמת את ביצועי הדיזל (זה מהאתר שלהם, לא בדקתי את זה בעצמי, אבל הרקורד של סמסונג בתחום הזה מוצק).
קיבולת: כולם מכירים את הנוסחה, אף אחד לא יודע איפה להשיג את הקלט
הנוסחה
קיבולת (Ah)=הספק (W) × זמן ריצה (שעות) ÷ מתח (V) ÷ יעילות
יעילות: 0.95 לליתיום, 0.85 לחומצה עופרת.
הבעיה היא מספר ה"כוח". ספקי AGV נותנים לך "תנאים טיפוסיים" כלומר רצפות שטוחות, עומסים סטנדרטיים, ללא התחלות ועצירות תכופות. למחסנים אמיתיים יש רמפות, עומס יתר, שעות שיא עם פעולה רציפה. צריכת החשמל בפועל יכולה לפעול ב-50% יותר ממספרי גיליונות המפרט.
מה אנחנו עושים: בקשו מהספק של AGV שלושה מספרים. כוח שיוט לא טעון, כוח עלייה טעון, כוח שיא. לאחר מכן אומדן ממוצע משוקלל בהתבסס על המסלולים בפועל של הלקוח. אם הספק יכול לתת רק מספר "הספק ממוצע" מעורפל אחד, אני מכפיל ב-1.3 לפני החישוב.
לעיון, JD Logistics פרסמה נתונים על המחסנים החכמים מס' 1 באסיה שלהם. ה-AGV של Dilang שלהם נושאים 500 ק"ג, פועלים 6 עד 9 שעות עמוסים בתאים מיובאים, תומכים בטעינה מהירה של 50A המסתיימת תוך 30 דקות (מקור: תיעוד טכני של JD Logistics). ב-48V, טעינה של 50A פירושה קיבולת סוללה בין 40Ah ל-60Ah. זה סביר למנשא של 500 ק"ג. אם הרכב שלך נושא יותר או נוסע מסלולים ארוכים יותר, הגדל את הקיבולת בהתאם.
כימיה: LFP, NMC, LTO לכל אחד יש את מקומו
שלוש כימיות ליתיום שולטות בשוק AGV. הנה ההערה שלי:
LFP (ליתיום ברזל פוספט)
בחירה נכונה עבור 90% מהפרויקטים. חיי מחזור ארוכים, פרופיל בטיחות טוב, העלויות ירדו באופן משמעותי. CATL ו-BYD מייצרים תאי LFP אמינים עם שרשראות אספקה בוגרות. אלא אם כן יש לך סיבה ספציפית לבחור משהו אחר, ברירת המחדל היא LFP.
NMC (קובלט ניקל מנגן)
צפיפות אנרגיה גבוהה יותר מאשר LFP, אך חיי מחזור קצרים יותר וסיכון גבוה יותר לבריחה תרמית. שקול את NMC רק אם תא הסוללה של AGV שלך קטן מכדי להתאים לנפח ה-LFP שאתה צריך. באופן אישי אני לא אוהב את NMC בסביבות מחסנים. אם מתרחשת בריחה תרמית, אתה מאבד את כל המלאי במחסן, לא רק את ה-AGV.
LTO (ליתיום טיטנאט)
מקרה מיוחד. צפיפות האנרגיה היא חצי מ-LFP (נמוכה באמת), אבל מהירות הטעינה היא קיצונית (5C זה לא בעיה, טעינה מלאה תוך 12 דקות), חיי המחזור קיצוניים (15000+ מחזורים), ביצועי מזג אוויר קר הם קיצוניים (עובד במינוס 30 מעלות). המחיר גם קיצוני. שני תרחישים שבהם LTO הגיוני: פעולה רציפה 24/7 עם חלונות טעינה של 10 עד 15 דקות בלבד, או סביבות שרשרת קרה עם טמפרטורות מתחת{11}} רציניות לאפס. אם הפרויקט שלך מתאים לכל אחד מהתרחישים, מחיר הפרמיה של LTO מוצדק.
| סוּג | צפיפות אנרגיה | מחזורים | מפרט |
|---|---|---|---|
| LFP | 90 עד 160 וואט/ק"ג | 2000 עד 5000 | מטפל בטעינה 1C בסדר, עובד עד מינוס 20 מעלות, עלות בינונית. |
| NMC | 150 עד 220 וואט/ק"ג | 1000 עד 2000 | היזהר מעל טעינה של 1C, ביצועים קרים ממוצעים, עלות גבוהה יותר. |
| LTO | 50 עד 80 וואט/ק"ג | 15000 עד 20000 | מטפל בטעינת 5C, עובד במינוס 30 מעלות, עלות גבוהה משמעותית. |
אותה כימיה של LFP, קיבולת שונה: איך לבחור
אנשים שואלים את זה הרבה. רוב הספקים לא מסבירים את זה טוב כי הם רוצים שתקנה יותר (מרווח גבוה יותר).
האם גדול יותר תמיד טוב יותר? לֹא.
בעיות קיבולת גדולה
ראשית, משקל.חבילת 100Ah LFP שוקלת בסביבות 45 ק"ג, 200Ah שוקל 85 ק"ג. ה-40 ק"ג הנוספים הללו חותכים את קיבולת המטען או מגדילים את צריכת האנרגיה בכל נסיעה.
שנית, זמן טעינה.ב-0.5C, 100Ah לוקח שעתיים, 200Ah לוקח 4 שעות.
שְׁלִישִׁי,אם כל משמרת משתמשת רק ב-30% מקיבולת הסוללה, 70% מהתאים האלה יושבים במצב טעינה גבוה מדי יום, מה שמאיץ את הזדקנות לוח השנה.
בעיות קיבולת קטנות
בעיות קיבולת קטנות ברורות: זמן ריצה קצר, סיכון שמכוניות ימותו באמצע-משמרת אם לוח הזמנים של הטעינה יורד.
עקרון המידות שלי
גלה כמה אנרגיה באמת הרכב צורך בין הזדמנויות טעינה, ולאחר מכן בחר קיבולת כך שאתה משתמש ב-60% עד 70% מהחבילה בכל מחזור. לא עמוק מספיק כדי להלחיץ את התאים, לא מספיק רדוד כדי לבזבז כסף על קיבולת לא מנוצלת.
דוגמה: AGV יכול לטעון כל 4 שעות, צריכת חשמל ממוצעת 800W. ארבע שעות ב-800W זה 3200Wh. ב-48V זה 67Ah. חבילת 100Ah פירושה ניצול של 67% לכל מחזור. זו הנקודה המתוקה. חבילה של 150Ah תשתמש רק ב-45% לכל מחזור, ותבזבז הון על תאים שאינם מרוויחים את המשאבים שלהם.
DOD ו-Cycle Life: הידע הזה יחסוך לך כסף
DOD פירושו עומק פריקה. השפעתו על חיי הסוללה גדולה מכפי שרוב האנשים מבינים.
Battery University (batteryuniversity.com) פרסמה נתוני בדיקה שאצטט ישירות:
תאי LFP עם מחזור של 100% DOD מגיעים לקיבולת של 80% בסביבות 600 מחזורים. אותם תאים עם מחזור של 40% DOD נמשכים יותר מ-3000 מחזורים. אותה סוללה, רכיבה על אופניים רדודה מספקת פי כמה יותר תפוקת אנרגיה כוללת לאורך חייה מאשר רכיבה עמוקה.
מה זה אומר מעשית? עדיף לקנות קיבולת קצת יותר גדולה ולהשתמש רק בחצי ממנה מאשר לקנות בדיוק את מה שאתה צריך ולנקז אותו בכל מחזור. הגישה השנייה נראית זולה יותר מראש, אבל אתה תחליף סוללות לעתים קרובות יותר.
התצורה הסטנדרטית שלנו כעת: רצפת SOC ב-20% עד 25%, תקרה ב-80% עד 85%, כלי רכב פועלים בחלון זה. בשילוב עם טעינת הזדמנויות, חיי הסוללה מתארכים פי שניים עד שלוש בהשוואה לרכיבי טעינה/פריקה מלאה.
טעות נפוצה אחת
אנשים רבים חושבים שסוללות ליתיום זקוקות לפריקה מלאה תקופתית כדי "לכייל". זו חשיבה של ניקל קדמיום, שגויה לחלוטין עבור ליתיום. פריקה עמוקה פוגעת במבנה האלקטרודה. BMS מודרני משתמש בספירת Coulomb להערכת SOC, אינו זקוק למחזורים ריקים לכיול.
אסטרטגיית טעינה: טעינת הזדמנות או החלפת סוללה
לשתי הגישות יש את מקומן. אף אחד מהם אינו "מתקדם יותר" מטבעו.
טעינת הזדמנות
עובד כאשר ניצול AGV נשאר מתחת ל-75%. טעינת רכב בזמן המתנה למשימות, תור, טעינה/פריקה. כל מפגש נמשך 15 עד 30 דקות. מוסיף למספיק זמן ריצה לאורך היום. אין צורך בהתערבות אנושית. עם LFP התומך בטעינת 1C, 15 דקות מוסיפות קיבולת של כ-25%, מספיק לעוד שעה או שעתיים של פעולה.
החלפת סוללה
פועל כאשר הניצול עולה על 95% וכלי רכב אינם יכולים לעצור. הרכב נכנס לתחנת החלפה, החלפת סוללה תוך 2 עד 5 דקות, מיד חזרה לעבודה. סחר-: כל רכב צריך 2 עד 3 סוללות, ציוד החלפה ייעודי, מפעילים לביצוע החלפות.
המקרה של DHL ראוי לציון. מרכזי ההפצה העולמיים שלהם משתמשים ברובוטים שיתופיים של Locus Robotics עם טעינת הזדמנויות. יעילות הבחירה השתפרה ב-50% עד 70%, הפציעות במקום העבודה צנחו ב-15% (מקור: אתר DHL וסיקור נקודות מבט לוגיסטיות). רווחי היעילות הללו אינם נובעים רק מהרובוטים עצמם. טעינת הזדמנות מאפשרת פעולה בלתי מאוישת אמיתית 24 שעות ביממה. החיסכון בעלויות העבודה הוא משמעותי.
מלכודות בסביבה קרה
אם במחסן שלך יש אזורי קירור או הקפאה, בחירת הסוללה דורשת טיפול נוסף.
לסוללות ליתיום יש שתי בעיות בקור. ראשית, הקיבולת יורדת: במינוס 10 מעלות, LFP שומר על קיבולת של אולי 85%; במינוס 20 מעלות אולי 70%. שנית, הגבלות טעינה: טעינת ליתיום מתחת לאפס גורמת לציפוי ליתיום על האנודה. זה נזק קבוע בתוספת סכנה בטיחותית. רוב ה-BMS מסרב זרם טעינה כאשר טמפרטורת התא יורדת מתחת ל-0 מעלות.
פתרונות מעשיים: או הגדר אזורי טעינה מחוץ לאזור הקר (כלי רכב יוצאים לטעינה, חוזרים בסיום), או השתמש במערכות סוללה עם חימום מוקדם (תאים חמים מעל הקפיא לפני קבלת זרם טעינה).
אם ה-AGVs שלך עובדים פרקי זמן ממושכים מתחת למינוס 25 מעלות, סביר להניח שה-LFP הסטנדרטי לא יחתוך אותו. שקול LTO או סוללות מיוחדות של שרשרת קרה. תאי LMFP של SVOLT טוענים לפעולה במינוס 30 מעלות. הם בנו עמדה ראויה בלוגיסטיקת שרשרת קר. שווה בדיקה עבור יישומי מקפיא.
הפעלת המספרים
דמויות קונקרטיות. AGV אחד 48V, פעולת שתי-משמרות (16 שעות ביום), אופק של חמש- שנים.
גישת חומצת עופרת
סוללות (2 לסיבוב): $4,000
מטען: 1,500 דולר
חשמל שנתי (5 שנים): $9,000
תחזוקה שנתית (5 שנים): $3,000
החלפה (שנה 3): $4,000
הפסדי זמן השבתה (5 שנים): $12,000
Five-year:total$33,500
גישת LFP
סוללה (אחת בלבד): $12,000
מטען מהיר: 3,500 דולר
חשמל שנתי (5 שנים): $5,750
תחזוקה: $0
החלפה: $0
הפסדי זמן השבתה (5 שנים): $2,000
Five-year:total$23,250
חיסכון: $10,250, בערך 31%
זה אפילו לא נחשב עלויות סילוק חומצת עופרת או ערך שיירי ליתיום לאחר חמש שנים.
מתי ליתיום לא הגיוני? תפעול משמרת בודדת (מתחת ל-8 שעות ביום), ניצול נמוך. העלות הקדמית הנמוכה יותר של חומצת עופרת לוקחת 7 עד 8 שנים להתגבר. אם אופק הפרויקט שלך הוא רק 3 עד 5 שנים ואתה באמת מפעיל רק משמרת בודדת, חומצת עופרת עשויה להדגיש טוב יותר.
BMS: יותר ממעגלי הגנה
אנשים רבים מתייחסים ל-BMS כאל מעגלי הגנה בלבד. נתק את הסוללה במהלך טעינת יתר,-פריקת יתר,-זרם יתר, מעל-טמפרטורה. העבודה בוצעה. BMS מודרני עושה הרבה יותר.
הערכת SOC
BMS טוב משיג דיוק בתוך פלוס מינוס 1% עד 3% (המסמכים הטכניים של Infineon טוענים פלוס מינוס 1% עבור הפתרונות שלהם). למה יש חשיבות לדיוק? מערכת השיגור שלך יכולה להקצות משימות על סמך התשלום שנותר בפועל של כל רכב. רכבים בטעינה-גבוהה מקבלים משימות-למרחקים ארוכים, רכבים בטעינה-נמוכה מקבלים ריצות קצרות או מתחילים לטעון. אם שגיאת הערכת SOC היא 10%, אופטימיזציה זו הופכת לבלתי אפשרית.
ניטור SOH
מעקב אחר מצב הבריאות. BMS טוב עוקב אחר עקומות ירידה בקיבולת עבור כל סוללה, מזהיר חודשים קדימה כאשר חבילה נכשלת. עדיף מאשר לחכות לרכב מת ולהתמודד עם השבתה חירום.
ניהול טמפרטורה
ניטור- בזמן אמת על פני מספר נקודות בחבילה. מזהה אזורים חמים מוקדם, מפחית את הספק לפני שהבעיות יסלימו.
ממשק תקשורת
CAN bus או RS485 המתחבר למערכת ניהול המחסן שלך. מאפשר ל-WMS לראות את מצב הסוללה עבור כל רכב.
אל תזול על BMS. ראינו לקוחות חוסכים כמה מאות דולרים ביחידות BMS תקציביות, ואז מגלים שגיאות הערכת SOC כה גדולות שמערכת השיגור לא יכולה להשתמש בנתונים כלל. יכול להיות גם שאין את התכונה.
הסמכות: לא רק ניירת
שני אישורים חשובים ביותר: UN38.3 ו-IEC 62619.
UN38.3
מכסה בטיחות הובלה. בודק הדמיית גבהים, רכיבת טמפרטורה, רטט, הלם, קצר חשמלי, טעינת יתר, פריקה מאולצת. נדרש עבור כל סוללת ליתיום שחוצה גבולות. לא UN38.3, חברות לוגיסטיקה לא יגעו בו.
IEC 62619
מכסה בטיחות שימוש בסוללת ליתיום תעשייתית. פריטי בדיקה חופפים ל-UN38.3 אך מתמקדים יותר בתרחישים תפעוליים: חדירת ציפורניים, בדיקת נפילה, אימות תפקוד BMS. IEC 62619 מהווה את הבסיס הטכני לסימון CE באירופה, אישור AS/NZS באוסטרליה, אישור PSE ביפן.
נקודה חשובה: הסמכות חלות על דגמי מוצר ספציפיים, לא על יצרנים. חלק מהיצרנים מאשרים דגם אחד ואז מטיחים את התעודה על כל מה שהם מוכרים. בעת הרכישה, ודא שמספר דגם האישור תואם בדיוק למה שאתה קונה. תעודות לא תואמות הן חסרות ערך.
הערות ספק
כמה שעסקנו בהם:
מבין הספקים הסיניים, BYD מחזיקה בנתח שוק מרכזי בסוללות ליתיום חשמליות למלגזות, לפי הדיווחים בסביבות 60% בסין. סוללות הלהב שלהם מגיעות עם 10 שנות אחריות. CATL והאנגצ'ה הקימו JV בשם Pengcheng New Energy במיוחד עבור סוללות מלגזה ו-AGV. אם אתה כבר משתמש ברכבי Hangcha, הערוץ הזה עשוי להיות חלק יותר.
בין הספקים המערביים, סדרת EnerSys NexSys היא יציבה. מערכת הטעינה האלחוטית NexSys AIR שלהם תומכת בחומצת עופרת, TPPL וליתיום באותה תשתית. שימושי אם הצי שלך עובר מחומצת עופרת לליתיום ואתה רוצה להגן על השקעת ציוד הטעינה שלך.
שאלות שיש לשאול בעת הערכת ספקים:
איזה יצרן תאים, איזו כיתה (A-כיתה או B-כיתה)? האם הם יכולים לספק נתוני בדיקות חיי מחזור עבור חבילות, לא רק לתאים חשופים? האם האחריות מכסה קיבולת דוהה או רק כשל מוחלט? איך הם מטפלים בתביעות אחריות (משלוח סוללות בינלאומי יקר ואיטי)?
מחשבות אחרונות
בחירת סוללה אינה החלטת רכישה חד פעמית-. מה שאתה בוחר היום קובע את עלויות התפעול ומורכבות התחזוקה למשך 5 עד 10 השנים הבאות. אל תסתכל רק על מחיר הרכישה הראשוני. חשב TCO של חמש- שנים לפני שתחליט.
אם יש לך פרויקט מסוים בעבודה ואתה צריך לאמת את מפרט הסוללה שלך, שלח את הפרמטרים התפעוליים, טווח התקציב, הדרישות המיוחדות (אחסון קר, הוכחת פיצוץ-, ממדים חריגים). דרכנו על כמה ממוקשים אלה בעבר ויכולים לעזור לך להימנע מהם.
