鋰電池作為新一代高性能電池出現(xiàn)在人們的視野中已有十多年的時間了,其中,大容量,大 功率鋰電池用于電動叉車行業(yè)也有三至四年的時長了。因鋰電池不同與鉛酸電池的簡單連接就可 使用,而是需要先配組,加裝智能管理及保護控制器,并制作完整的鋰電池外箱才可使用,所 以,屬于典型的細分定制市場。 目前市場上可選用的叉車鋰電池組并不太多,行業(yè)內(nèi)對此了解也不深刻,多數(shù)用戶還處于觀望或 者試用的階段。對此,我們特別針對叉車鋰電池組的應用選型給大家一些建議:
a 選電池如同買車或選馬,好車和良駒是要經(jīng)過考驗才能夠篩選出來的。只有在重載環(huán)境(其貨物 重量基本與叉車的標稱起升重量相等),且每天至少使用2 個班(16 小時連續(xù)循環(huán)作業(yè),俗稱人歇 車不歇)的工況下,2 年以后的電池如果還是一致性非常好(各節(jié)電池中最高電壓值與最低值偏差 在30 毫伏以內(nèi)的),這種叉車鋰電池您就算是選對了。
b 叉車鋰電池首先選擇鋰電池電芯的品牌。國內(nèi)目前有約大小600 家鋰電池廠,生產(chǎn)規(guī)模,品質(zhì)工 藝,客戶市場各不相同;一般來說,自動化程度越高,原材料(電解液,隔膜,正負極材料等) 選擇渠道越嚴格,產(chǎn)量規(guī)模越大,其鋰電池電芯的質(zhì)量也就越好;以磷酸鐵鋰電芯為例,中國目 前是全球最大的磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)地,目前排名靠前的且有大量出口應用的知名品牌鋰電電芯其 生產(chǎn)規(guī)模產(chǎn)能是很多國內(nèi)小型鋰電池廠的幾十倍,且生產(chǎn)工藝嚴格,基本實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)封閉 式無塵生產(chǎn),因此質(zhì)量可靠(小編所用的電芯就是國內(nèi)前三甲)。目前,日系的松下,三洋和韓系的 三星,LG 等主要是三元聚合物鋰電池路線,其磷酸鐵鋰產(chǎn)品很少。
c 電池的一致性配組很重要。有了好的電芯,其容量,內(nèi)阻,電壓等參數(shù)的一致性直接影響到了電 池的壽命及放電容量。建議選擇電池電芯之間電壓偏差在20mv 以內(nèi);頻繁使用的車輛,要選擇 電壓偏差在10mv 以內(nèi)的電芯;(此指標在鋰電池管理控制器的顯示器上可以觀察到,以電池靜 置(非充非放)時的參數(shù)為標準);電池一致性越高,其電芯分擔的容量越平均,各電芯出力就越 穩(wěn)定,電池壽命就越長,容量也穩(wěn)定,就不會產(chǎn)生新電池剛到使用時間長,1~2 年后衰減快的現(xiàn) 象了。
d 鋰電池保護及管理控制器--BMS 的選擇也至關重要;鋰電池屬于活躍材料電池,其內(nèi)阻很小, 是鉛酸電池的十分之一左右,因此,對電池的過度充電,過度放電,過高、低溫,沖擊電流,短 路等危害電池性能的各類工況要實時監(jiān)測,及時切斷危險源。一款好的鋰電池保護及管理控制器 相當于給鋰電池加裝了智能保護鎧甲,在受到外部危險源影響的時候,BMS 可以在微秒級的時間 內(nèi)對電池主回路做出切斷動作響應,以保證電池及人身財產(chǎn)的安全;同時,建議選擇帶有全時主 動均衡電路的BMS ,以保障電池在長期使用后,產(chǎn)生不一致時可以及時被均衡電路補電或放 電,由此,可以有效延長電池壽命至少30%;
e 電池Pack 的安全設計時大家非常關心但差別最大的一部分。鋰電池組的安全保護分為四個階 段,從電池組內(nèi)向外的保護分別為電芯保護安全閥、電芯間短路保護電路,保險絲熔斷保護及 BMS 主回路通斷保護;其中,電芯保護安全閥是電芯內(nèi)部最重要的保護屏障,沒有之一。大型鋰 電池電芯廠的電芯安全閥在設計和檢驗方面要遠勝于小型鋰電池廠,如同汽車的安全氣囊一樣, 關鍵時刻顯身手;電芯間的短路保護是很多Pack 工廠忽略或者無法做到的。而此保護對于由于外 部器件失效導致電芯間短路又至關重要,相當于在電芯直接放置了很多的消防栓,此功能需要很 好的電子電路技術及很多物料成本,因此,會被多數(shù)業(yè)內(nèi)廠家選擇性忽略;保險絲熔斷保護是大 家耳熟能詳?shù)难b置,但就是這個裝置,在鉛酸電池上也很難看到;BMS 主回路保護是BMS 的最 基本的功能之一,保護的方式是通過切斷串聯(lián)在主回路上的繼電器或MOSFET 靜態(tài)電力電子開關 來對電池的主回路進行斷電保護。此兩種方式都可以有效切斷電池主回路,區(qū)別在于繼電器在直 流大電流經(jīng)過時,切斷連接依靠的是機械彈簧的力量,使用次數(shù)多了后易產(chǎn)生切斷不力或節(jié)點拉 弧,無法切斷的情況;MOSFET 靜態(tài)電力電子開關與叉車上的電機開關管IGBT 是同一種技術的
不同分支,其開關速度快,可頻繁開關,因采用電子技術,其無機械壽命的限制,體積緊湊,動 作速度也遠高于傳統(tǒng)的機械式繼電器。目前,因機械式繼電器開發(fā)簡單,是大多數(shù)BMS 主回路 元器件的主選。隨著科技進步,已有很多廠家涉足使用大功率MOSFET 靜態(tài)電子開關作為主回路 元器件,且在叉車應用中取得了很好的應用效果,應該是未來主回路元器件的一個發(fā)展趨勢。
f 箱體設計。鋰電池箱因電芯體積小,所以要比鉛酸電池箱體緊湊且美觀,但在電池箱散熱或防水 以及防撞方面、防寒等各有千秋。我國幅員遼闊,叉車的應用環(huán)境也千差萬別,挑選一款適合您 工況的電池箱體,量體裁衣才是合理的。
j 鋰電電芯類型的選擇。目前市場上主流的叉車鋰電電芯是磷酸鐵鋰電芯LiFePO4,因其內(nèi)部嵌套 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,安全性強,循環(huán)次數(shù)多而被業(yè)內(nèi)叉車作為電池首選;三元聚合物鋰電池因其能量密度 比磷酸鐵鋰更高,所以價格上優(yōu)勢明顯,因此,對于成本考慮較為嚴格的客戶會選擇三元鋰電 池。但三元鋰電池的循環(huán)壽命一般只有磷酸鐵鋰的1/3~1/2,且短路或穿刺時較不穩(wěn)定,建議大家 慎重考慮;目前,市場上還有鈦酸鋰等新型鋰電電芯,其耐低溫性能好,但容量密度及安全性、 使用成本等還有待發(fā)展。
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