Современные литиевые тяговые аккумуляторы.
Литий на замену свинцово-кислотным батареям - это реально!
Малый габарит и вес, количество циклов заряд-разряд, быстрый процесс заряда 2-4 часа против 8-10 часов, нет необходимости доливать воду в банки, не нужно отводить специальное помещение под заряд с хорошей вентиляцией - неоспоримые достоинства литиевых батарей. Но есть и "две ложки дегтя" - - это цена и это необходимость вместе с батареей заменить и зарядное устройство.
Устройство литиевых тяговых батарей.
Элементы выпускаются двух видов: цилиндрические и призматические.
Для "легкой" тяги, которая находит применение питая электровелосипеды и скутеры, лодочные моторы, поломоечные машины малой производительности, инвалидные коляски, и малую самоходную складскую технику - используют элементы цилиндрического типа 18650 или 24560.
Для настоящей тяги - профессиональная уборочная техника, штабелеры, погрузчики, электротележки, транспортировщики паллет, ричтраки, грузовые электрокары, пассажирские прогулочные электромашины (гольф кары) - используют призматические элементы большой емкости.
По внешнему виду готовой батареи сложно понять какой тип элементов внутри, но наша рекомендация по надежности - это батареи из призматических элементов. Конструктивно они имеют меньшее количество элементов и как следствие, межэлементных соединений внутри, сами соединения болтовые, и более надежные, чем сварка, (на фото слева видны конструкции литиевых АКБ на разных элементах).
На фото видно, что при сборке из больших элементов, используются толстые перемычки из меди, которые выдерживают большие токи.
Литиевым батареям нужна защита по напряжению и току, только тогда они будут безопасными и долговечными!
Плата BMS использует для управления процессом заряда и разряда электронные силовые ключи, которые имеют ограничения по мощности в зависимости от своей модели. Поэтому важно сопоставить мощность, снимаемую с батареи, мощность зарядного устройства, которым будет заряжаться АКБ с номинальной и максимальной мощностью батареи.
Кроме общих параметров тока и напряжения протекающих в батарее, вторым необходимым элементом является балансир. Это тоже одна или несколько плат, подсоединяющихся к каждой параллельной группе ячеек батареи, выравнивая разности скорости заряда группы. Небольшая неравномерность заряда объясняется разбросом в внутреннего сопротивления каждого элемента, заложенное на этапе производства, т.к. невозможно сделать два абсолютно одинаковых элемента, малая погрешность в технологическом процессе всегда есть. Разница даже в несколько сотых мОм приводит к дисбалансу, когда одни ячейки уже достигли необходимого напряжения, а остальные ещё продолжают заряжаться. В этом случае элементы могут заряжаться не полностью или перезарядиться, что приведет к снижению срока службы.
Балансиры бывают активные или пассивные. Пассивные проще и их цена ниже. Но и КПД заряда тоже ниже. Принцип действия заключается в шунтировании на резистивную нагрузку того элемента или группы элементов, которая уже получила полный заряд, в то время как другая продолжает заряжаться. Лишняя энергия рассеивается на шунте, превращаясь в тепло, что не желательно в закрытом корпусе. Если в батарее много последовательных групп, на пассивных балансирах могут рассеиваться десятки ватт тепла, поэтому батареи с этим типом балансиров желательно применять для работы техники с малой интенсивностью.
Современные активные балансиры. Более сложная схемотехника перераспределяет заряд между элементами таким образом, что энергия заряда уже заряженных элементов через дополнительные цепи поступает на недозаряженные элементы или группы. Это повышает КПД и снижает время заряда. Тепловыделение минимально.
Итог: кроме напряжения и емкости в параметрах литиевой батареи следует учитывать ее максимальную и номинальную мощность или ток. В случае превышения которого, BMS отключит батарею, т.к. изначально не была рассчитана на такую нагрузку. Традиционные свинцово-кислотные батареи с жидким электролитом таких жестких ограничений не имеют.
Можно ли считать литий безопасным источником питания?
Точный расчет токов разряда, качество самих элементов, качество электронных плат контроля, качество монтажа - от этого зависит главное - пожаро-взрыво безопасность. На сегодня технология LiFePo4 и является самой безопасной и эффективной при этом. При выборе батареи в первую очередь предпочтение надо отдавать заводам поставщикам с именем и компаниям, осуществляющим сборку "не на коленке".
Приведем надежных поставщиков и их продукцию, которая уже прошла проверку эксплуатацией на объектах:- Легкая литиевая тяга - литиевые аккумуляторы 24v Chilwee для поломоечных машин
- Легкая литиевая тяга - литиевые аккумуляторы 48v 60v RuTrake для электротележек и электроциклов.
- Средняя литиевая тяга - литиевые аккумуляторы 12v 24v Delta LFP
- Мощная литиевая тяга - литиевые аккумуляторы EnSol для погрузчиков, штабелеров, подъемников.
Литиевые батареи для поломоечных машин - плюсы и минусы.
Особенности: Как правило батареи заказываются вместе с своим зарядным устройством, предназначенным для заряда лития. На корпусах есть индикация состояния заряда и степени разряда батареи. Индикация может быть выносной, для крепления на корпус машины.
- Быстрый заряд - скорость принятия заряда до 80% уровня заряженности 2-4 часа. Просто в обеденный перерыв можно поставить поломойку на промежуточный заряд, и пользоваться дальше. У литиевой технологии вынужденный промежуточный заряд батареи не снижает срока службы. Это удобно и позволяет отказаться от четкого графика заряда как у свинцово-кислотных батарей с жидким электролитом, недозаряд не приводит к сульфатации.
- Вес батареи меньше. Соответственно и расход энергии для передвижения поломоечной машины меньше, время работы - больше! Меньше вес, значит и нагрузка на механические части и колеса меньше - реже нужно менять расходку.
- Срок службы больше. Почти вся уборочная техника среднего класса использует гелевые АКБ (Sonnenschain, SIAP, Deka) ресурс этих батарей всего 600-700 циклов. Используя Литий, можно получить 2000-3000 циклов до замены батарей. Вместе с выше перечисленным, это хорошая экономия, даже при первоначальных высоких вложениях.
Модели аккумуляторов для уборочной и легкой складской техники
-
36 v 200 ah (по C5), 540×520×250 mm, тяговый, LFP -
24 v 100 ah (по C5), 350×350×220 mm, тяговый, LFP -
24 v 72 ah (по C5), 275х275х215 mm, тяговый, LiFePO4 -
24 v 50 ah (по C5), 326х173х215 mm, тяговый, LFP
Литиевые батареи для электро каров, прогулочного и малого грузового электротранспорта.
Особенности: корпуса под батареи изготавливают с защитой от пыли, влаги и воды. Обязательна ручка для удобной переноски и силовой разъем.
- Прирост в скорости и резвости электро транспорта. За счет существенно меньшей просадки по напряжению под нагрузкой, литиевые батареи способны питать электродвигатели большим напряжением, соответственно увеличивая их крутящий момент. К примеру свинцовая батарея на 12 вольт садится до 10.5 в, в то время как литий минимум до 11.5 вольт.
- Возможность быстрого заряда по пути - достаточно найти розетку с напряжением 220 вольт и за пару часов уровень заряда возрастет до 60-80%, и можно продолжать путь. (конечно само ЗУ надо брать с собой).
- Вес батареи меньше. Соответственно и расход энергии на себя для передвижения электро машины меньше, пробег на одном заряде - больше! Возможность перевести больше груза.
- Срок службы больше. Используемые гелевые АКБ (Sonnenschain, SIAP, Deka) ресурс этих батарей всего 600-700 циклов. Используя Литий, можно получить 2000-3000 циклов до замены батарей. Вместе с выше перечисленным, это хорошая экономия, даже при первоначальных высоких вложениях.
Литиевые батареи для погрузчиков и штабелеров.
Особенности: изготавливаются на заказ, согласно габариту, весу и потребляемой мощности техникой.
- Емкость используется на все 100%. Поэтому емкость новой батареи при переходе с свинцово-кислотных на литий-ионные аккумуляторы может быть уменьшена на 20-30% без сокращения времени работы оборудования. Свинцовые АКБ не могут отдать всю емкость и их безопасно разряжать до 70-80%.
- Существенный плюс: не надо отводить отдельное помещение под зарядный комплекс, не надо проводить обслуживание (контроль и долив воды, уравнительный заряд, ведение журнала), можно не держать в штате специалиста-аккумуляторщика.
- Быстрый заряд и промежуточный заряд - главные плюсы мощных и дорогих литиевых батарей в классе тяжелой тяги. При интенсивном использовании складской техники это может служить превалирующим фактором при принятии решения о смене типа батарей.
- Малый вес батареи - недостаток, а не преимущество! Производители рассчитывают балансировку подъемной складской техники учитывая вес именно свинцовых батарей там где они штатно предусмотрены конструкцией. При замене на литиевые, недостаток веса обязательно должен быть скомпенсирован балластом, иначе погрузчик не возьмет вес груза на который он рассчитан.
- Расчетный срок службы больше всего в 2 раза! Используемые мощные и емкие свинцовые АКБ из PzS или PzB элементов выдерживают ресурс до замены 1300-1500 циклов. Литий обещает прослужить до 3000 циклов.
- Экологичность, свинцовые батареи в период зарядки, выделяют токсичные газы, которые необходимо удалять из зарядной комнаты при помощи вентиляции. Литиевые АКБ герметичны, и не наносят вред окружающей среде в период эксплуатации. НО!
- НО! После периода успешной эксплуатации батарею необходимо утилизировать и если свинец можно сдать на переработку и получить за это еще и деньги, то батарею на основе лития можно утилизировать только заплатив за это деньги (примерно 50 руб на 1 кг). Поэтому экологичность в этом вопросе под сомнением. Заводов по переработке всего два, и из старого лития новый сделать невозможно.
