Üleminek plii-happesüsteemidelt liitium-ioonakusüsteemidele elektriliste tõstukite rakendustes on üks olulisemaid tehnoloogilisi nihkeid materjalikäitlusseadmetes viimase kümnendi jooksul.Liitiumraudfosfaat (LiFePO4)keemia on kujunenud domineerivaks lahenduseks tööstuslikes liikumapanevates rakendustes, pakkudes energiatihedust vahemikus 120-180 Wh/kg võrreldes traditsiooniliste plii-happe konfiguratsioonidega 30–50 Wh/kg. See elektrokeemiline eelis väljendub otseselt tegevuse tõhususes, mida laohaldurid ja logistikaoperaatorid ei saa endale lubada.
Miks kõik äkki sellest hoolivad
Siin on asi tõstukite kohta, mida enamik inimesi väljaspool tööstust ei mõista: need masinad töötavad pidevalt. Me räägime 16, mõnikord 20 tundi päevas suurtes jaotuskeskustes. Vana viis, kuidas -vahetada välja rasked plii-happeakud, säilitada spetsiaalsed akuruumid happe-kindlate põrandakatete ja ventilatsioonisüsteemidega, lasta tehnikutel iganädalaselt veetaset kontrollida-, et liitiumtehnoloogia tõttu vananeb kogu infrastruktuur.
Olen näinud, et rajatised kulutavad akuruumi ehitamisele üle 50 000 dollari. Happeaurud, lekketõke, silmapesujaamad, kogu seade. Liitiumpakendid ei hooli sellest. Saate neid laadida oma laonurgas. Erilist ruumi pole vaja.
Keemia küsimus
Kõik liitiumakud ei ole võrdsed ja see on olulisem, kui enamik ostjaid mõistab.
LFP (liitiumraudfosfaat)domineerib kahveltõstukite turul mõjuval põhjusel. Termilise põgenemise lävi on umbes 270 kraadi, võrreldes NCM-i keemia puhul ligikaudu 150 kraadiga. Kui kasutate raskeid masinaid keskkonnas, kus ilmnevad mõjud,-sest olgem ausad, puutuvad tõstukijuhid kokku asjadega,-mille ohutusmarginaal muutub läbirääkimatuks-. Tsükli eluiga on tavaliselt vahemikus 2500 kuni 4000 tsüklit 80% tühjendussügavusel.
NCM- ja NCA-akud ilmuvad aeg-ajalt, enamasti spetsiaalsetes külmhoonetes, kus nende suurepärased madalal{0}}temperatuuri tühjenemisomadused õigustavad täiendavaid riskijuhtimisnõudeid. Aga nemad on erand.
LTO (liitiumtitanaat) väärib mainimist, sest mõned tootjad pingutavad seda ülikiire laadimise stsenaariumide jaoks kõvasti{0}}. Tehnoloogia töötab-saate neid pakendeid ehtsalt laadida 15-20 minutiga, kuid energiatiheduse karistus on tõsine. Sa vaatad umbes 70 Wh/kg. Enamiku operatsioonide puhul matemaatika ei tööta.
Mis tegelikult pakendi sees juhtub
Akuhaldussüsteem võib olla kogu koostu kõige alahinnatud komponent. Hea BMS teeb rohkem kui ennetab tulekahjusid.
Ainuüksi rakkude tasakaalustamine võib pikendada pakendi eluiga 20-30%. Üksikud elemendid moodulis vananevad paratamatult pisut erineva kiirusega tootmismuutuste ja töötamise ajal tekkivate termiliste gradientide tõttu. Ilma aktiivse tasakaalustamiseta muutub teie nõrgim rakk kogu paki piiravaks teguriks. Süsteem muutub sisuliselt kett-ainult-nii-tugevaks-, kui on-selle-nõrgima lüli olukord.
Liitiumi keemiatoodete laetuse oleku hindamine kujutab endast tõelisi tehnilisi väljakutseid. LFP elementide pingekõver on tühjendustsükli keskmise 60% ulatuses märkimisväärselt tasane. Te ei saa lihtsalt pinget mõõta ja SOC-i tuletada nii, nagu saaksite seda teha plii-happega. Kaasaegsed süsteemid kasutavad kulonide loendamist kombineerituna Kalmani filtreerimise ja perioodilise ümberkalibreerimisega, mis põhineb teadaolevatel võrdluspunktidel (täislaadimispinge, tühjenemise lõpp-punktid).
Temperatuuri jälgimine toimub mitmes punktis-tavaliselt iga 8-12 elemendi järel – väljalülitusprotokollid käivituvad, kui mõni andur ületab läviväärtusi. CAN siini side edastab need andmed pidevalt tõstuki põhikontrollerile.
Raha vestlus
Siin lähevad asjad huvitavaks ja olen näinud, kuidas hankemeeskonnad teevad kalleid vigu.
Liitiumpaki esialgne ostuhind ületab ligikaudu 2,5–3 korda samaväärse plii-happeaku maksumust. See arv hirmutab inimesi. Ei peaks, aga teeb.
Kaaluge tüüpilist 80 V/500 Ah rakendust, mis töötab kahes vahetuses:
Plii-happestsenaarium nõuab kahte akut (üks laadib, samal ajal kui teine töötab), laadijat, aku käitlemise seadmeid ja ülalmainitud akuruumi infrastruktuuri. Samuti vahetate need patareid iga 4-5 aasta järel. Igapäevase akuvahetuse tööjõukulud suurendavad 15–20 minutit iga vahetuse kohta kaks korda päevas, olenemata teie koormatud tööjõu määrast.
Liitiumpakend peab korraliku majandamise korral vastu 8-10 aastat. Ei mingit vahetust. Akuruumi pole. Võimaluse laadimine pauside ajal hoiab selle töös lõputult.
Käivitage TCO arvutus 10-aastase horisondi jooksul ja liitium võidab tavaliselt 25-40%, olenevalt kohalikest elektrihindadest ja tööjõukuludest. Kolmes vahetuses töö tasuvusaeg on 18–24 kuud. Ühe vahetuse rakendused ei pruugi kunagi tasuda, mistõttu küsin enne midagi soovitamist alati kasutusmustrite kohta.
Külmhoone: eriline metsaline
Sügavkülmikud alla -20 kraadi esitavad ainulaadseid väljakutseid, mis väärivad eraldi arutelu.
Standardsete liitiumpakendite mahutavus väheneb madalatel temperatuuridel märkimisväärselt -vahel 30–40% –25 kraadi juures. Elektrolüüdi ioonjuhtivus väheneb järsult. Sisemine takistus suureneb. Kui proovite laadida tugevalt külma pakki, tekib oht, et anoodil kaetakse liitium, mis kahjustab jäädavalt rakke ja tekitab turvariske.
Eesmärgiga-ehitatud külmkambriakud sisaldavad küttesüsteeme, mis aktiveeruvad enne laadimise algust. Mõned kujundused kasutavad takistuslikke kütteelemente; teised tsirkuleerivad kuumutatud jahutusvedelikku. Pakett ei aktsepteeri laadimist enne, kui elemendi temperatuur ületab minimaalse läve, tavaliselt umbes 0 kraadi.
See lisab keerukust, kulusid ja potentsiaalseid tõrkepunkte. Kuid alternatiivne võimalus -soojastada akud enne laadimist ümbritseva keskkonna temperatuurini-võidab tööeeliseid, mis liitiumiinvesteeringut esiteks õigustasid.
Paigaldamise tegelikkus
Plug{0}}and-play turundus ei räägi kogu lugu.
Kaalujaotus on vastukaaluga tõstukite puhul tohutult oluline. Plii-happeakud toimivad olulise liiteseadisena; veok on sõna otseses mõttes kujundatud selle massi ümber. Liitiumpakid kaaluvad 50-70% vähem. Enamik tootjaid lisab kompenseerimiseks terasest liiteseadmeid, kuid see vajab korralikku projekteerimist. Olen näinud halvasti teostatud ümberehitusi, kus veokid muutusid koormuse all ebastabiilseks.
Ka laadija ühilduvus pole garanteeritud. Plii-happelaadijad kasutavad põhimõtteliselt erinevaid laadimisprofiile-mahu-, neeldumis- ja võrdsustusetappe-, mis kahjustavad liitiumelemente. Teil on vaja liitium-spetsiifilisi laadimisseadmeid, millel on sobivad CC-CV-kõverad ja BMS-i suhtlusvõimalus.
Paigaldusmõõtmed mõnikord sobivad, mõnikord mitte. Akupesa muudatused ei ole ebatavalised.
Sertifitseerimise tähestikusupp
Kõigile, kes ostavad patareisid, hõlmab regulatiivne maastik:
UN38.3 transpordiohutuse tagamiseks (kohustuslik saatmisel)
IEC 62619, mis hõlmab spetsiaalselt tööstuslikke liitiumakusid
UL 2580 Põhja-Ameerika turgudel
CE-märgis Euroopas kasutuselevõtuks
Ärge võtke patareisid vastu ilma nõuetekohase dokumentatsioonita. See ei ole ainult vastutuse kaitse,{1}}see on elementaarne kinnitus, et keegi testis toodet enne selle müümist.
Hooldus (või selle puudumine)
Üks tõelisi eeliseid: liitiumpakendid ei vaja peaaegu üldse rutiinset hooldust.
Kastmist ei toimu. Tasanduslaadimine puudub. Happe neutraliseerimine puudub. Puhastatav klemmi korrosioon puudub. BMS tegeleb tasakaalustamisega automaatselt.
Mida peaksite tegema: perioodiline visuaalne kontroll füüsiliste kahjustuste suhtes, pistikute seisukorra kontrollimine ja andmete ülevaatus seiresüsteemist. Enamik autopargihaldustarkvarasid saab märgistada lahtrid, mis näitavad ebanormaalset käitumist, enne kui need muutuvad probleemideks.
Järelevalvetükk on olulisem, kui inimesed aru saavad. Need süsteemid genereerivad olulisi diagnostilisi andmeid. Selle ennetav kasutamine pikendab pakendi eluiga; selle ignoreerimine tähendab patareide vahetamist varem kui vaja.
Laadimisfilosoofia nihe
Võimaluse tasustamine muudab põhjalikult seda, kuidas operatsioonid seadmete haldamisest mõtlevad.
Plii-happeakud eelistavad täislaadimise-laadimistsükleid. Osaline laadimine tekitab mäluefekte ja kihistumise probleeme. Põhimõtteliselt peate oma aku kasutamist planeerima.
Liitiumrakud eelistavad osalisi tsükleid. Lõunapausi ajal 40%-lt 80%-le laadimine on tegelikult hea-kasulik. Laadimisoleku hoidmine vahemikus 20% kuni 80% pikendab tsükli eluiga. Te lõpetate mõtlemise akuhaldusele kui diskreetsele tööülesandele ja hakkate seda käsitlema kui pidevat taustategevust.
See võimaldab ehtsat mitme{0}}vahetusega töötamist ilma akut vahetamata. Üks pakk, üks veoauto, 24-tunnine levi. Tootlikkuse tagajärjed suure läbilaskevõimega keskkondades on olulised.
Kus asjad valesti lähevad
Levinud rikkerežiimid, mida tasub mõista:
- BMS-i tõrkedmoodustavad üllatava protsendi garantiinõuetest. Elektroonika elab karmis keskkonnas{1}}vibratsioonis, temperatuurikõikumistes ja mootorikontrollerite elektrilises müras. Kvaliteet on tootjate lõikes väga erinev.
- Kontaktori keevitaminetekib siis, kui peamiste toitekontaktorite kaitsmed on suletud, tavaliselt sisselülitusvoolude tõttu. Õigesti kavandatud süsteemid sisaldavad selle vältimiseks-eellaadimisahelaid. Odavad kujundused mõnikord mitte.
- SidehäiredBMS-i ja tõstuki kontrolleri vahel võib veokid luhtuda isegi siis, kui aku ise on täiesti töökorras. CAN siini juurutamise kvaliteet on oluline.
Rakkude tõrkeid juhtub, kuid usaldusväärsete tootjate puhul on see suhteliselt haruldane. Kui need ilmnevad, võimaldavad moodulpaketi konstruktsioonid pigem mõjutatud mooduleid kui kogu akut asendada.
Ootan edasi
Tahkis{0}}akud jäävad autotööstuse jaoks alatiseks "viie aasta kaugusele", kuid tööstusliku liikumapatarei tehnoloogia ajakava venib tõenäoliselt kauemaks. Praegused vedelate elektrolüütide süsteemid töötavad piisavalt hästi, et asendusrõhk on piiratud.
Huvitavamate lähiaja -arenduste hulka kuuluvad räni-anoodielemendid, mis võivad viia energiatiheduse üle 200 Wh/kg, ja jätkuv kulude vähendamine tootmismahu suurenedes. Aku-kui-a-teenindusmudelid koguvad üha rohkem haaret, eriti väiksemate operatsioonide puhul, mis ei suuda suuri kapitalikulutusi katta.
Trajektoor on selge. Uute kahveltõstukite müümisel kasutatakse üha enam liitiumkonfiguratsioone. Plii-hape ei kao üleöö-on tohutu installeeritud baas ja tehnoloogia on madala-kasutusega rakenduste jaoks majanduslikult mõistlik,-kuid üleminek on oma murdepunkti ületanud.
See, kas see tehnoloogia on konkreetse toimingu jaoks mõttekas, sõltub täielikult üksikasjadest: kasutustunnid, vahetusmustrid, keskkonnatingimused, kapitali kättesaadavus ja tegevuse prioriteedid. Universaalset vastust pole. Kuid selle mõistmine, kuidas need süsteemid tegelikult töötavad-peale turundusmaterjalide-, on vajalik esimene samm teadliku otsuse tegemisel.
