Pin AGVHướng dẫn lựa chọn: Yêu cầu về điện áp, công suất và sạc
Trong ba năm qua, chúng tôi đã chứng kiến nhiều dự án AGV lựa chọn pin sai hơn là đúng. Không phải vì khách hàng thiếu kiến thức kỹ thuật mà vì các bảng thông số kỹ thuật mà nhà cung cấp cung cấp về cơ bản là vô ích trong việc đưa ra quyết định thực sự. Hai cục pin đều có nhãn 48V 100Ah, một cục đắt gấp ba lần cục kia. Sự khác biệt là gì? Đó chính là nội dung hướng dẫn này.
Lựa chọn điện áp
Nhà cung cấp AGV của bạn cho biết xe cần 48V, vì vậy bạn đi mua pin 48V. Có vẻ đơn giản. Không phải vậy.
Vật lý cơ bản đầu tiên.
Công suất bằng điện áp nhân với dòng điện. Để tạo ra 5000W, hệ thống 48V kéo được 104A, hệ thống 36V kéo được 139A, hệ thống 24V kéo được 208A. Dòng điện cao hơn có nghĩa là dây cáp dày hơn, contactor mòn nhanh hơn, nhiều nhiệt hơn ở các đầu nối. Sử dụng 24V trong khi bạn có thể sử dụng 48V sẽ gặp rắc rối.
Nhưng các dự án thực tế không đơn giản như vậy. Chúng tôi đã thực hiện một dự án kho lạnh vào năm ngoái, thông số ban đầu là 48V LFP. Trong quá trình thử nghiệm, điện trở trong tăng vọt ở nhiệt độ lạnh, tính năng bảo vệ sạc liên tục kích hoạt. Đã chuyển sang 36V. Ít hiệu quả hơn trên giấy tờ, nhưng đáng tin cậy. Trong môi trường tủ đông, độ tin cậy luôn đánh bại hiệu quả.
Quy tắc của tôi để lựa chọn điện áp:
24V
24V hoạt động với tải dưới 500kg, nhu cầu điện năng dưới 2kW, ngân sách eo hẹp. Thành thật mà nói, chúng tôi hiếm khi khuyên dùng 24V nữa trừ khi khách hàng yêu cầu cụ thể.
48V
48V bao gồm hầu hết các AGV kho. Xử lý tải trọng từ 1 đến 2,5 tấn, cơ sở hạ tầng sạc hoàn thiện, lựa chọn nhà cung cấp rộng nhất. Lựa chọn mặc định nếu không có gì đặc biệt xảy ra.
72V+
72V và 80V dùng cho xe nâng hạng nặng, thiết bị cảng, xe kéo ngoài trời. Samsung SDI đã xây dựng một hệ thống 94V cho xe nâng điện 10 tấn được cho là phù hợp với hiệu suất của động cơ diesel (đó là từ trang web của họ, bản thân tôi chưa thử nghiệm, nhưng thành tích của Samsung trong lĩnh vực này rất chắc chắn).
Năng lực: Mọi người đều biết công thức, không ai biết nguồn đầu vào ở đâu
Công thức
Công suất (Ah)=Công suất (W) × Thời gian chạy (giờ) `Điện áp (V) ` Hiệu suất
Hiệu suất: 0,95 đối với lithium, 0,85 đối với axit chì.
Vấn đề là số "sức mạnh". Các nhà cung cấp AGV cung cấp cho bạn "các điều kiện điển hình" nghĩa là sàn phẳng, tải trọng tiêu chuẩn, không khởi động và dừng thường xuyên. Kho thực tế có đường dốc, quá tải, giờ cao điểm hoạt động liên tục. Công suất tiêu thụ thực tế có thể cao hơn 50% so với thông số trên bảng thông số kỹ thuật.
Những gì chúng tôi làm: hỏi nhà cung cấp AGV ba con số. Công suất hành trình không tải, công suất lên dốc có tải, công suất cực đại. Sau đó ước tính trung bình có trọng số dựa trên các tuyến đường thực tế của khách hàng. Nếu nhà cung cấp chỉ có thể đưa ra một con số "công suất trung bình" mơ hồ thì tôi nhân với 1,3 trước khi tính.
Để tham khảo, JD Logistics đã công bố dữ liệu về kho thông minh số 1 Châu Á của họ. Dilang AGV của họ có thể chịu được 500kg, chạy từ 6 đến 9 giờ khi nạp pin nhập khẩu, hỗ trợ sạc nhanh 50A và hoàn thành sau 30 phút (nguồn: Tài liệu kỹ thuật của JD Logistics). Ở mức 48V, sạc 50A có nghĩa là dung lượng pin nằm trong khoảng từ 40Ah đến 60Ah. Đó là mức hợp lý cho một chiếc xe chở hàng 500kg. Nếu xe của bạn chở nhiều hơn hoặc chạy tuyến đường dài hơn, hãy tăng công suất cho phù hợp.
Hóa học: LFP, NMC, LTO Mỗi người đều có vị trí của mình
Ba nhà hóa chất lithium thống trị thị trường AGV. Đây là quan điểm của tôi:
LFP (lithium sắt photphat)
Sự lựa chọn đúng đắn cho 90% dự án. Tuổi thọ dài, hồ sơ an toàn tốt, chi phí đã giảm đáng kể. CATL và BYD tạo ra các tế bào LFP đáng tin cậy với chuỗi cung ứng hoàn thiện. Trừ khi bạn có lý do cụ thể để chọn thứ khác, hãy mặc định là LFP.
NMC (niken mangan coban)
Mật độ năng lượng cao hơn LFP nhưng vòng đời ngắn hơn và rủi ro thoát nhiệt cao hơn. Chỉ xem xét NMC nếu ngăn chứa pin AGV của bạn quá nhỏ để vừa với dung lượng LFP bạn cần. Cá nhân tôi không thích NMC trong môi trường nhà kho. Nếu hiện tượng thoát nhiệt xảy ra, bạn sẽ mất toàn bộ giá trị hàng tồn kho trong kho chứ không chỉ AGV.
LTO (lithium titanate)
Trường hợp đặc biệt. Mật độ năng lượng chỉ bằng một nửa LFP (thực sự thấp), nhưng tốc độ sạc cực cao (5C không thành vấn đề, sạc đầy trong 12 phút), vòng đời cực cao (15000+ chu kỳ), hiệu suất trong thời tiết lạnh cực cao (hoạt động ở âm 30 độ ). Giá cũng cực cao. Hai tình huống mà LTO có ý nghĩa: hoạt động liên tục 24/7 chỉ với thời gian sạc từ 10 đến 15 phút hoặc môi trường dây chuyền lạnh có nhiệt độ dưới{11}00 nghiêm trọng. Nếu dự án của bạn phù hợp với một trong hai trường hợp thì mức giá cao của LTO là hợp lý.
| Kiểu | Mật độ năng lượng | Chu kỳ | Thông số kỹ thuật |
|---|---|---|---|
| LFP | 90 đến 160 Wh/kg | 2000 đến 5000 | Xử lý tốt việc sạc 1C, hoạt động ở nhiệt độ âm 20 độ, chi phí vừa phải. |
| NMC | 150 đến 220 Wh/kg | 1000 đến 2000 | Hãy cẩn thận khi sạc trên 1C, hiệu suất làm lạnh trung bình, chi phí cao hơn. |
| LTO | 50 đến 80 Wh/kg | 15000 đến 20000 | Xử lý sạc 5C, hoạt động ở âm 30 độ, chi phí cao hơn đáng kể. |
Cùng hóa học LFP, công suất khác nhau: Cách chọn
Mọi người hỏi điều này rất nhiều. Hầu hết các nhà cung cấp đều không giải thích rõ ràng vì họ muốn bạn mua số lượng lớn hơn (lợi nhuận cao hơn).
Lớn hơn có luôn tốt hơn không? KHÔNG.
Vấn đề về công suất lớn
Đầu tiên, trọng lượng.Một gói LFP 100Ah nặng khoảng 45kg, 200Ah nặng 85kg. 40kg tăng thêm đó có thể làm giảm khả năng tải trọng hoặc tăng mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi chuyến đi.
Thứ hai, thời gian sạc.Ở 0,5C, 100Ah mất 2 giờ, 200Ah mất 4 giờ.
Thứ ba,nếu mỗi ca chỉ sử dụng 30% dung lượng pin thì 70% số ô đó sẽ ở trạng thái sạc cao hàng ngày, khiến lịch bị lão hóa nhanh hơn.
Vấn đề về công suất nhỏ
Các vấn đề về công suất nhỏ rất rõ ràng: thời gian chạy ngắn, nguy cơ xe chết máy giữa ca- nếu lịch sạc bị trễ.
Nguyên tắc định cỡ của tôi
Tìm hiểu xem xe thực sự tiêu thụ bao nhiêu năng lượng giữa các cơ hội sạc, sau đó chọn công suất để bạn sử dụng 60% đến 70% gói mỗi chu kỳ. Không đủ sâu để gây căng thẳng cho các tế bào, không đủ nông để lãng phí tiền vào những công suất không được sử dụng.
Ví dụ: AGV có thể sạc 4 giờ một lần, điện năng tiêu thụ trung bình 800W. Bốn giờ ở 800W là 3200Wh. Ở 48V là 67Ah. Gói 100Ah có nghĩa là mức sử dụng 67% mỗi chu kỳ. Đó là điểm ngọt ngào. Gói 150Ah sẽ chỉ sử dụng 45% mỗi chu kỳ, gây lãng phí vốn cho các ô không kiếm được tiền.
DOD và Vòng đời: Kiến thức này sẽ giúp bạn tiết kiệm tiền
DOD có nghĩa là Độ sâu xả. Tác động của nó đến tuổi thọ pin lớn hơn hầu hết mọi người nhận ra.
Đại học Battery (batteryuniversity.com) đã công bố dữ liệu thử nghiệm mà tôi sẽ trích dẫn trực tiếp:
Các tế bào LFP được đạp ở mức 100% DOD đạt công suất 80% trong khoảng 600 chu kỳ. Các tế bào tương tự được chu kỳ ở mức 40% DOD kéo dài hơn 3000 chu kỳ. Cùng một loại pin, đạp xe nông mang lại tổng năng lượng thông qua tổng thời gian sử dụng cao hơn nhiều lần so với đạp xe sâu.
Điều này thực tế có nghĩa là gì? Tốt hơn là bạn nên mua dung lượng lớn hơn một chút và chỉ sử dụng một nửa còn hơn là mua chính xác thứ bạn cần và xả hết sau mỗi chu kỳ. Cách tiếp cận thứ hai có vẻ rẻ hơn nhưng bạn sẽ thay pin thường xuyên hơn.
Cấu hình tiêu chuẩn của chúng tôi hiện nay: SOC sàn ở mức 20% đến 25%, trần ở mức 80% đến 85%, xe hoạt động trong cửa sổ này. Kết hợp với tính năng sạc cơ hội, tuổi thọ pin sẽ kéo dài gấp hai đến ba lần so với chu kỳ sạc đầy/xả.
Một quan niệm sai lầm phổ biến
Nhiều người cho rằng pin lithium cần được xả hết định kỳ để "hiệu chỉnh". Đó là suy nghĩ về cadmium niken, hoàn toàn sai đối với lithium. Phóng điện sâu làm hỏng cấu trúc điện cực. BMS hiện đại sử dụng tính toán Coulomb để ước tính SOC, không cần chu trình trống để hiệu chuẩn.
Chiến lược sạc: Sạc cơ hội hoặc hoán đổi pin
Cả hai cách tiếp cận đều có vị trí của chúng. Vốn dĩ không phải là "tiên tiến hơn".
Tính phí cơ hội
Hoạt động khi mức sử dụng AGV duy trì dưới 75%. Phí xe trong khi chờ làm nhiệm vụ, xếp hàng, xếp/dỡ hàng. Mỗi buổi kéo dài từ 15 đến 30 phút. Thêm đủ thời gian chạy trong ngày. Không cần sự can thiệp của con người. Với LFP hỗ trợ sạc 1C, 15 phút sẽ tăng thêm khoảng 25% công suất, đủ cho một hoặc hai giờ hoạt động nữa.
Trao đổi pin
Hoạt động khi mức sử dụng vượt quá 95% và xe không thể dừng lại. Xe vào trạm đổi pin, thay ắc quy sau 2 đến 5 phút, hoạt động trở lại ngay. -Đổi đổi: mỗi xe cần 2 đến 3 pin, thiết bị hoán đổi chuyên dụng, người vận hành để thực hiện việc hoán đổi.
Trường hợp của DHL rất đáng lưu ý. Các trung tâm phân phối toàn cầu của họ sử dụng robot cộng tác Locus Robotics với tính năng tính phí theo cơ hội. Hiệu quả lấy hàng được cải thiện từ 50% đến 70%, thương tích tại nơi làm việc giảm 15% (nguồn: trang web DHL và phạm vi bảo hiểm của Logistics Viewpoints). Những lợi ích về hiệu quả đó không chỉ đến từ chính robot. Sạc cơ hội cho phép hoạt động không người lái thực sự 24 giờ. Tiết kiệm chi phí lao động là đáng kể.
Cạm bẫy môi trường lạnh
Nếu nhà kho của bạn có khu vực làm lạnh hoặc đông lạnh, việc lựa chọn pin cần được cẩn thận hơn.
Pin lithium có hai vấn đề khi trời lạnh. Đầu tiên, công suất giảm: ở mức âm 10 độ, LFP có thể giữ lại 85% công suất; ở âm 20 độ có thể là 70%. Thứ hai, hạn chế sạc: sạc lithium dưới mức đóng băng sẽ gây ra lớp mạ lithium trên cực dương. Đó là thiệt hại vĩnh viễn cộng với nguy cơ mất an toàn. Hầu hết BMS từ chối dòng sạc khi nhiệt độ tế bào giảm xuống dưới 0 độ.
Giải pháp thiết thực: thiết lập các vùng sạc bên ngoài khu vực lạnh (xe thoát ra để sạc, quay lại khi sạc xong) hoặc sử dụng hệ thống pin có tính năng làm nóng trước (làm ấm các tế bào trên nhiệt độ đóng băng trước khi nhận dòng sạc).
Nếu AGV của bạn hoạt động trong thời gian dài dưới âm 25 độ, LFP tiêu chuẩn có thể sẽ không cắt giảm được. Hãy xem xét LTO hoặc pin dây chuyền lạnh chuyên dụng. Các tế bào LMFP của SVOLT tuyên bố hoạt động ở âm 30 độ. Họ đã xây dựng được vị thế tốt trong lĩnh vực hậu cần chuỗi lạnh. Đáng để điều tra cho các ứng dụng tủ đông.
Chạy các con số
Những con số cụ thể Một AGV 48V, vận hành hai-ca (16 giờ mỗi ngày), thời hạn 5{4}}năm.
Phương pháp tiếp cận axit chì
Pin (2 để quay): 4.000 USD
Bộ sạc: 1.500 USD
Điện hàng năm (5 năm): 9.000$
Bảo trì hàng năm (5 năm): 3.000 USD
Thay thế (Năm 3): $4.000
Tổn thất do ngừng hoạt động (5 năm): 12.000 USD
Năm-năm:tổng$33.500
Cách tiếp cận LFP
Pin (chỉ một): 12.000 USD
Bộ sạc nhanh: 3.500 USD
Điện hàng năm (5 năm): $5,750
Bảo trì:$0
Thay thế:$0
Tổn thất do ngừng hoạt động (5 năm): 2.000 USD
Năm-năm:tổng$23.250
Tiết kiệm: 10.250 USD, khoảng 31%
Con số này thậm chí còn chưa tính đến chi phí xử lý axit chì hoặc giá trị còn lại của lithium sau 5 năm.
Khi nào lithium không có ý nghĩa? Vận hành một ca (dưới 8 giờ mỗi ngày), hiệu suất sử dụng thấp. Chi phí trả trước thấp hơn của axit chì phải mất từ 7 đến 8 năm mới khắc phục được. Nếu thời gian thực hiện dự án của bạn chỉ từ 3 đến 5 năm và bạn thực sự chỉ thực hiện một ca, thì axit chì có thể hoạt động hiệu quả hơn.
BMS: Hơn cả mạch bảo vệ
Nhiều người coi BMS chỉ là mạch bảo vệ. Ngắt pin khi sạc quá mức,-xả quá mức, quá-dòng điện, quá-nhiệt độ. Công việc đã xong. BMS hiện đại còn làm được nhiều hơn thế.
ước tính SOC
BMS tốt đạt được độ chính xác trong khoảng cộng hoặc trừ 1% đến 3% (Tài liệu kỹ thuật của Infineon yêu cầu cộng hoặc trừ 1% cho các giải pháp của họ). Tại sao độ chính xác lại quan trọng? Hệ thống điều phối của bạn có thể phân công nhiệm vụ dựa trên mức sạc thực tế còn lại của mỗi phương tiện. Xe-sạc cao sẽ thực hiện nhiệm vụ-đường dài, xe-sạc thấp sẽ chạy quãng đường ngắn hoặc sắp sạc. Nếu sai số ước tính SOC là 10% thì việc tối ưu hóa này trở nên không thể thực hiện được.
giám sát SOH
Theo dõi tình trạng sức khỏe. BMS tốt theo dõi đường cong suy giảm dung lượng của từng pin, cảnh báo nhiều tháng trước khi một gói bị lỗi. Tốt hơn là chờ xe chết máy và xử lý tình trạng ngừng hoạt động khẩn cấp.
Quản lý nhiệt độ
Giám sát thời gian thực-trên nhiều điểm trong gói. Phát hiện sớm các vùng nóng, giảm điện năng trước khi vấn đề leo thang.
Giao diện truyền thông
CAN bus hoặc RS485 kết nối với hệ thống quản lý kho của bạn. Cho phép WMS xem trạng thái pin của mọi phương tiện.
Đừng ham rẻ trên BMS. Chúng tôi đã thấy khách hàng tiết kiệm được vài trăm đô la cho các đơn vị BMS ngân sách, sau đó phát hiện ra lỗi ước tính SOC lớn đến mức hệ thống điều phối không thể sử dụng dữ liệu. Cũng có thể không có tính năng này.
Chứng chỉ: Không chỉ là giấy tờ
Hai chứng nhận quan trọng nhất: UN38.3 và IEC 62619.
UN38.3
Bao quát an toàn giao thông. Kiểm tra mô phỏng độ cao, chu trình nhiệt độ, độ rung, sốc, đoản mạch, quá tải, phóng điện cưỡng bức. Cần thiết cho bất kỳ pin lithium nào vượt qua biên giới. Không có UN38.3, các công ty hậu cần sẽ không động đến nó.
IEC 62619
Bao gồm an toàn sử dụng pin lithium công nghiệp. Các hạng mục kiểm tra trùng lặp với UN38.3 nhưng tập trung nhiều hơn vào các tình huống vận hành: xuyên đinh, thử nghiệm thả rơi, xác minh chức năng BMS. IEC 62619 tạo thành cơ sở kỹ thuật cho việc đánh dấu CE ở Châu Âu, chứng nhận AS/NZS ở Úc, phê duyệt PSE ở Nhật Bản.
Điểm quan trọng: chứng nhận áp dụng cho các mẫu sản phẩm cụ thể, không áp dụng cho nhà sản xuất. Một số nhà sản xuất chứng nhận một mẫu mã rồi dán chứng chỉ đó lên mọi sản phẩm họ bán. Khi mua, hãy xác minh số kiểu chứng chỉ khớp chính xác với thứ bạn đang mua. Giấy chứng nhận không phù hợp là vô giá trị.
Ghi chú của nhà cung cấp
Một số chúng tôi đã giải quyết:
Trong số các nhà cung cấp Trung Quốc, BYD nắm giữ thị phần lớn về pin lithium dành cho xe nâng điện, được báo cáo là khoảng 60% tại Trung Quốc. Pin lưỡi của họ được bảo hành 10 năm. CATL và Hangcha đã thành lập một liên doanh có tên Peng Cheng New Energy chuyên sản xuất ắc quy xe nâng và AGV. Nếu bạn đang sử dụng xe Hangcha, kênh đó có thể mượt mà hơn.
Trong số các nhà cung cấp phương Tây, dòng EnerSys NexSys rất vững chắc. Hệ thống sạc không dây NexSys AIR của họ hỗ trợ axit chì, TPPL và lithium trên cùng một cơ sở hạ tầng. Hữu ích nếu đội xe của bạn đang chuyển đổi từ axit chì sang lithium và bạn muốn bảo vệ khoản đầu tư vào thiết bị sạc của mình.
Các câu hỏi cần đặt ra khi đánh giá nhà cung cấp:
Nhà sản xuất tế bào nào, loại nào (loại A{0}}hay loại B{1}})? Họ có thể cung cấp dữ liệu kiểm tra vòng đời cho các gói chứ không chỉ các ô trống không? Dung lượng bảo hành có giảm dần hay chỉ hỏng hoàn toàn? Họ giải quyết các yêu cầu bảo hành như thế nào (vận chuyển pin quốc tế rất tốn kém và chậm)?
suy nghĩ cuối cùng
Lựa chọn pin không phải là quyết định mua một lần. Những gì bạn chọn ngày hôm nay sẽ quyết định chi phí vận hành và độ phức tạp của việc bảo trì trong 5 đến 10 năm tới. Đừng chỉ nhìn vào giá mua ban đầu. Hãy tính toán TCO năm{6}}năm trước khi quyết định.
Nếu bạn đang thực hiện một dự án cụ thể và cần xác thực thông số kỹ thuật của pin, hãy gửi qua các thông số vận hành, phạm vi ngân sách, các yêu cầu đặc biệt (kho lạnh,-chống cháy nổ, kích thước bất thường). Chúng tôi đã từng dẫm phải một số quả mìn này trước đây và có thể giúp bạn tránh chúng.
