Լիթիում-իոնային մարտկոցներ. մարտկոցներ էլեկտրական բեռնատարների համար

Էլեկտրական բեռնաթափման սարքերում կապարային-թթվայինից լիթիումային-իոնային մարտկոցների համակարգերի անցումը ներկայացնում է վերջին տասնամյակի ընթացքում նյութերի մշակման սարքավորումների ամենակարևոր տեխնոլոգիական փոփոխություններից մեկը:Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ (LiFePO4)Քիմիան առաջացել է որպես արդյունաբերական շարժիչ ուժի կիրառման գերիշխող լուծում, որն առաջարկում է էներգիայի խտություն 120-180 Վտժ/կգ միջև՝ համեմատած 30-50 Վտժ/կգ ավանդական կապարաթթվի կոնֆիգուրացիաներին բնորոշ: Էլեկտրաքիմիական այս առավելությունն ուղղակիորեն վերածվում է գործառնական արդյունավետության բարձրացման, որը պահեստի ղեկավարները և լոգիստիկ օպերատորները չեն կարող իրենց թույլ տալ անտեսել:

Ահա թե ինչ է բեռնատարների մասին, որը արդյունաբերությունից դուրս գտնվող մարդկանցից շատերը չեն գիտակցում. այս մեքենաներն անընդհատ աշխատում են: Խոշոր բաշխիչ կենտրոններում մենք խոսում ենք օրական 16, երբեմն 20 ժամ: Գործերը կատարելու հին ձևը-փոխանակում է ծանր կապարի-թթվային մարտկոցները, պահպանում է հատուկ մարտկոցների սենյակները թթվակայուն հատակներով և օդափոխման համակարգերով, տեխնիկներին շաբաթական ջրի մակարդակը ստուգելու համար-որ ամբողջ ենթակառուցվածքը հնանում է լիթիումի տեխնոլոգիայով:

Ես տեսել եմ, որ օբյեկտները ծախսում են ավելի քան 50,000 դոլար միայն մարտկոցների սենյակի կառուցման վրա: Թթվային գոլորշիներ, արտահոսքի պարունակություն, աչքերի լվացման կայաններ, ամբողջ կարգավորումը: Լիթիումի փաթեթները չեն հետաքրքրում դրանցից որևէ մեկին: Դուք կարող եք դրանք լիցքավորել ձեր պահեստի անկյունում: Հատուկ սենյակ չի պահանջվում:

Lithium-ion Batteries

Ոչ բոլոր լիթիումային մարտկոցներն են ստեղծված հավասար, և դա ավելի կարևոր է, քան գնորդների մեծ մասը գիտակցում է:

LFP (լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ)լավ պատճառով գերիշխում է բեռնատար մեքենաների շուկայում: Ջերմային փախուստի շեմը գտնվում է մոտ 270 աստիճանի վրա՝ համեմատած NCM քիմիայի մոտ 150 աստիճանի հետ: Երբ դուք աշխատում եք ծանր մեքենաներ այնպիսի միջավայրերում, որտեղ ազդեցություններ են տեղի ունենում,-որովհետև, եկեք անկեղծ լինենք, բեռնատարների օպերատորները բախվում են այնպիսի բաների, որոնք{5}}անվտանգության մարժան դառնում է ան-սակարկելի: Ցիկլային կյանքը սովորաբար տատանվում է 2500-ից 4000 ցիկլերի 80% խորության դեպքում:

NCM և NCA մարտկոցները երբեմն հայտնվում են հիմնականում սառը պահեստավորման մասնագիտացված ծրագրերում, որտեղ դրանց բարձր ցածր{0}ջերմաստիճանի լիցքաթափման բնութագրերը արդարացնում են ռիսկերի կառավարման լրացուցիչ պահանջները: Բայց նրանք բացառություն են:

LTO (Լիտիումի Տիտանատ) արժանի է հիշատակման, քանի որ որոշ արտադրողներ դա մեծ ջանքեր են գործադրում ծայրահեղ-արագ լիցքավորման սցենարների համար: Տեխնոլոգիան աշխատում է-դուք կարող եք իսկապես լիցքավորել այս փաթեթները 15-20 րոպեում, սակայն էներգիայի խտության պատիժը խիստ է: Դուք նայում եք մոտավորապես 70 Վտժ/կգ: Գործողությունների մեծ մասի համար մաթեմատիկան չի ստացվում:

Մարտկոցի կառավարման համակարգը կարող է լինել ամենաթերագնահատված բաղադրիչն ամբողջ հավաքույթում: Լավ BMS-ն ավելին է անում, քան հրդեհները կանխում:

Միայն բջիջների հավասարակշռումը կարող է երկարացնել փաթեթի կյանքը 20-30%-ով: Առանձին բջիջները մոդուլի ներսում անխուսափելիորեն կծերանան մի փոքր տարբեր տեմպերով` շահագործման ընթացքում արտադրական տատանումների և ջերմային գրադիենտների պատճառով: Առանց ակտիվ հավասարակշռման, ձեր ամենաթույլ բջիջը դառնում է սահմանափակող գործոն ամբողջ փաթեթի համար: Համակարգը, ըստ էության, դառնում է շղթա-միայն-միայն-ուժեղ-որքան-նրա{10}}թույլ օղակի իրավիճակը:

Լիցքավորման վիճակի գնահատումը լիթիումի քիմիայում ներկայացնում է իրական տեխնիկական մարտահրավերներ: LFP բջիջների լարման կորը զգալիորեն հարթ է լիցքաթափման ցիկլի միջին 60%-ի միջով: Դուք չեք կարող պարզապես չափել լարումը և ստանալ SOC այնպես, ինչպես կարող եք կապարի-թթվի դեպքում: Ժամանակակից համակարգերը օգտագործում են կուլոնե հաշվումը զուգորդված Կալմանի զտման և պարբերական վերահաշվառման հետ՝ հիմնված հայտնի հղման կետերի վրա (լրիվ լիցքավորման լարում, լիցքաթափման վերջնակետեր):

Ջերմաստիճանի մոնիտորինգը տեղի է ունենում մի քանի կետերում-սովորաբար յուրաքանչյուր 8-12 բջիջ, որոնց անջատման արձանագրությունները գործարկվում են, եթե որևէ սենսոր գերազանցում է շեմային արժեքները: CAN ավտոբուսի հաղորդակցությունն այս տվյալները անընդհատ մատակարարում է բեռնատարի հիմնական կարգավորիչին:

Այստեղ ամեն ինչ հետաքրքիր է դառնում, և որտեղ ես տեսել եմ, որ գնումների թիմերը թանկարժեք սխալներ են թույլ տալիս:

Լիթիումային փաթեթի գնման սկզբնական գինը մոտավորապես 2,5-ից 3 անգամ է համարժեք կապարի-թթվային մարտկոցի արժեքից: Այդ թիվը մարդկանց վախեցնում է։ Չպետք է, բայց այդպես է:

Դիտարկենք տիպիկ 80V/500Ah հավելված, որն աշխատում է երկու հերթափոխով.

Առաջատար-թթվային սցենարի համար պահանջվում է երկու մարտկոց (մեկը լիցքավորվում է, մինչդեռ մեկը աշխատում է), լիցքավորիչ, մարտկոցի հետ աշխատելու սարքավորում և վերոհիշյալ մարտկոցների սենյակի ենթակառուցվածքը: Դուք նաև փոխում եք այդ մարտկոցները 4-5 տարին մեկ: Մարտկոցի ամենօրյա փոխանակման համար աշխատուժի ծախսերը ավելանում են 15-20 րոպե մեկ փոխանակման համար, օրական երկու անգամ՝ անկախ ձեր բեռնված աշխատուժի մակարդակից:

Լիթիումի փաթեթը պահպանվում է 8-10 տարի պատշաճ կառավարմամբ: Ոչ մի փոխանակում: Մարտկոցի սենյակ չկա: Ընդմիջումների ժամանակ հնարավորության լիցքավորումը թույլ է տալիս անորոշ ժամանակով աշխատել:

TCO-ի հաշվարկը կատարեք 10-տարվա հորիզոնում, և լիթիումը սովորաբար շահում է 25-40%-ով, մեծապես կախված էլեկտրաէներգիայի տեղական գներից և աշխատուժի ծախսերից: Երեք հերթափոխով գործառնությունները վերադարձնում են 18-24 ամիս: Մեկ հերթափոխով հավելվածները կարող են երբեք չվերադարձնել, այդ իսկ պատճառով ես միշտ հարցնում եմ օգտագործման օրինաչափությունների մասին՝ որևէ բան առաջարկելուց առաջ:

Lithium-ion Batteries

-20 աստիճանից ցածր սառցարանների կիրառությունները ներկայացնում են յուրահատուկ մարտահրավերներ, որոնք արժանի են առանձին քննարկման:

Ստանդարտ լիթիումային փաթեթները ցածր ջերմաստիճանի դեպքում ունենում են հզորության զգալի նվազում-երբեմն 30-40% կորուստ -25 աստիճանի դեպքում: Էլեկտրոլիտի իոնային հաղորդունակությունը կտրուկ նվազում է: Ներքին դիմադրությունը մեծանում է: Խիստ ցուրտ փաթեթը լիցքավորելու փորձը վտանգում է լիթիումի ծածկույթը անոդի վրա, որը մշտապես վնասում է բջիջները և ստեղծում անվտանգության վտանգներ:

Նպատակային-սառը պահեստավորման համար նախատեսված մարտկոցները ներառում են ջեռուցման համակարգեր, որոնք ակտիվանում են լիցքավորման սկսվելուց առաջ: Որոշ նմուշներ օգտագործում են դիմադրողական ջեռուցման տարրեր; մյուսները շրջանառում են տաքացվող հովացուցիչ նյութ: Փաթեթը չի ընդունի լիցքավորում, քանի դեռ բջիջների ջերմաստիճանը չի գերազանցի նվազագույն շեմը, սովորաբար մոտ 0 աստիճան:

Սա ավելացնում է բարդությունը, ծախսերը և հնարավոր ձախողման կետերը: Բայց այլընտրանքը-մարտկոցները լիցքավորելուց առաջ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի հասցնելը-կորցնում է գործառնական առավելությունները, որոնք առաջին հերթին արդարացնում էին լիթիումի ներդրումը:

Plug-and-Plug Marketing-ը չի պատմում ամբողջ պատմությունը:

Քաշի բաշխումը մեծ նշանակություն ունի հակակշռված բեռնատարներում: Կապարի-թթվային մարտկոցները գործում են որպես հիմնական բալաստ; բեռնատարը բառացիորեն նախագծված է այդ զանգվածի շուրջ: Լիթիումի փաթեթները 50-70%-ով պակաս են: Շատ արտադրողներ ավելացնում են պողպատե բալաստային թիթեղներ՝ փոխհատուցելու համար, սակայն դրա համար անհրաժեշտ է համապատասխան ճարտարագիտություն: Ես տեսել եմ վատ կատարված փոխարկումներ, որտեղ բեռնատարները անկայուն են դարձել բեռի տակ:

Լիցքավորիչի համատեղելիությունը նույնպես երաշխավորված չէ: Կապարի-թթվային լիցքավորիչները օգտագործում են սկզբունքորեն տարբեր լիցքավորման պրոֆիլներ-սորուն, կլանման, հավասարեցման փուլեր-, որոնք կվնասեն լիթիումի բջիջները: Ձեզ անհրաժեշտ է լիթիումի-հատուկ լիցքավորման սարքավորում՝ համապատասխան CC-CV կորերով և BMS հաղորդակցման ունակությամբ:

Մոնտաժման չափերը երբեմն ստացվում են, երբեմն՝ ոչ: Մարտկոցի խցիկի փոփոխությունները արտասովոր չեն:

Յուրաքանչյուրի համար, ով գնում է մարտկոցներ, կարգավորող լանդշաֆտը ներառում է.

UN38.3 տրանսպորտային անվտանգության համար (պարտադիր է առաքման համար)

IEC 62619, որը հատուկ ծածկում է արդյունաբերական լիթիումային մարտկոցները

UL 2580 Հյուսիսային Ամերիկայի շուկաներում

CE նշում եվրոպական տեղակայման համար

Մի ընդունեք մարտկոցներ առանց համապատասխան փաստաթղթերի: Սա պարզապես պատասխանատվության պաշտպանություն չէ-դա հիմնական հաստատում է, որ ինչ-որ մեկը իրականում փորձարկել է ապրանքը նախքան այն վաճառելը:

Lithium-ion Batteries

Իրական առավելություններից մեկը. լիթիումի փաթեթները գրեթե չեն պահանջում ընթացիկ սպասարկում:

Ոռոգում չկա: Հավասարեցման գանձում չկա: Թթվային չեզոքացում չկա: Մաքրելու համար տերմինալային կոռոզիա չկա: BMS-ն ավտոմատ կերպով կարգավորում է հավասարակշռումը:

Ինչ պետք է անեք. պարբերական տեսողական ստուգում ֆիզիկական վնասի համար, միակցիչի վիճակի ստուգում և տվյալների վերանայում մոնիտորինգի համակարգից: Նավատորմի կառավարման ծրագրերի մեծ մասը կարող է մատնանշել բջիջները, որոնք ցույց են տալիս աննորմալ վարքագիծ՝ նախքան դրանք խնդիրներ դառնալը:

Մոնիտորինգի նյութն ավելի կարևոր է, քան մարդիկ պատկերացնում են: Այս համակարգերը ստեղծում են զգալի ախտորոշիչ տվյալներ: Դրա ակտիվ օգտագործումը երկարացնում է փաթեթի կյանքը. դա անտեսելը նշանակում է մարտկոցները անհրաժեշտից շուտ փոխարինել:

Հնարավորությունների գանձումը հիմնովին փոխում է, թե ինչպես են գործողությունները մտածում սարքավորումների կառավարման մասին:

Կապարի-թթվային մարտկոցները նախընտրում են լրիվ լիցքաթափման-լիցքավորման ցիկլեր: Մասնակի լիցքավորումը առաջացնում է հիշողության էֆեկտներ և շերտավորման խնդիրներ: Դուք հիմնականում պետք է պլանավորեք ձեր մարտկոցի օգտագործումը:

Լիթիումի բջիջները նախընտրում են մասնակի ցիկլեր: Ընդմիջման ժամանակ 40%-ից մինչև 80% լիցքավորումը-իրականում լավ է: Լիցքավորման վիճակը 20%-ից 80%-ի սահմաններում պահելը առավելագույնի է հասցնում ցիկլի կյանքը: Դուք դադարում եք մտածել մարտկոցի կառավարման մասին՝ որպես առանձին գործառնական առաջադրանք և սկսում եք այն վերաբերվել որպես շարունակական ֆոնային գործունեության:

Սա հնարավորություն է տալիս իրական բազմա-հերթափոխով աշխատել առանց մարտկոցի փոփոխության: Մեկ փաթեթ, մեկ բեռնատար, 24-ժամյա ծածկույթ: Արտադրողականության հետևանքները բարձր թողունակության միջավայրերում էական են:

Ընդհանուր ձախողման ռեժիմները, որոնք արժե հասկանալ.

BMS ձախողումներհաշվի են առնվում երաշխիքային պահանջների զարմանալի տոկոսը: Էլեկտրոնիկան ապրում է կոշտ միջավայրում-թրթռումներով, ջերմաստիճանի տատանումներով, շարժիչի կարգավորիչների էլեկտրական աղմուկում: Որակը կտրուկ տարբերվում է արտադրողների միջև:
Կոնտակտորային զոդումտեղի է ունենում, երբ հիմնական հոսանքի կոնտակտորները փակվում են, սովորաբար ներխուժման ընթացիկ իրադարձությունների պատճառով: Պատշաճ նախագծված համակարգերը ներառում են նախնական լիցքավորման սխեմաներ՝ դա կանխելու համար: Էժան նմուշները երբեմն չեն անում:
Հաղորդակցման անսարքություններBMS-ի և բեռնատարի կարգավորիչի միջև բեռնատարները կարող են արգելափակվել նույնիսկ այն դեպքում, երբ մարտկոցն ինքնին անթերի է աշխատում: CAN ավտոբուսի իրականացման որակը կարևոր է:

Բջջային խափանումները տեղի են ունենում, բայց համեմատաբար հազվադեպ են հեղինակավոր արտադրողների մոտ: Երբ դրանք տեղի են ունենում, մոդուլային փաթեթների դիզայնը թույլ է տալիս փոխարինել վնասված մոդուլները, այլ ոչ թե ամբողջ մարտկոցը:

Lithium-ion Batteries

Պինդ վիճակում գտնվող մարտկոցները մշտապես մնում են «հինգ տարի» ավտոմոբիլային կիրառությունների համար, սակայն արդյունաբերական շարժիչ ուժի տեխնոլոգիական ժամանակացույցը, հավանաբար, ավելի երկար է ձգվում: Ներկայիս հեղուկ էլեկտրոլիտային համակարգերը այնքան լավ են աշխատում, որ փոխարինող ճնշումը սահմանափակ է:

Ավելի հետաքրքիր մոտ-ժամկետային զարգացումները ներառում են սիլիկոնային-անոդային բջիջներ, որոնք կարող են առաջացնել էներգիայի խտությունը 200 Վտ/ժ/կգ-ից, և ծախսերի շարունակական կրճատումներ, քանի որ արտադրության մասշտաբը մեծանում է: Մարտկոցի-որպես-ա-ծառայության մոդելները մեծ տարածում են գտնում, հատկապես փոքր գործառնությունների համար, որոնք չեն կարող կլանել մեծ կապիտալ ծախսերը:

Հետագիծը պարզ է. Նոր բեռնատար մեքենաների վաճառքը գնալով ավելի լռակյաց է լիթիումի կոնֆիգուրացիաներին: Կապարի-թթուն չի անհետանում մեկ գիշերվա ընթացքում-այնտեղ կա հսկայական տեղադրված բազա, և տեխնոլոգիան մնում է տնտեսապես խելամիտ ցածր-օգտագործման ծրագրերի համար-, սակայն անցումը անցել է իր բեկումնային կետը:

Արդյոք այս տեխնոլոգիան իմաստ ունի կոնկրետ գործողության համար, ամբողջովին կախված է մանրամասներից՝ օգտագործման ժամերից, հերթափոխի ձևերից, շրջակա միջավայրի պայմաններից, կապիտալի առկայությունից և գործառնական առաջնահերթություններից: Համընդհանուր պատասխան չկա. Բայց հասկանալը, թե ինչպես են իրականում աշխատում այս համակարգերը-մարքեթինգային նյութերից դուրս-անհրաժեշտ առաջին քայլն է տեղեկացված որոշում կայացնելու համար: