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        如何選擇好的叉車鋰電池


             鋰電池作為新一代高性能電池出現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也有三至四年的時間了。因鋰電池不同于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,行業內對此了解也不深刻,多數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:

             1)選電池如同買車或選馬,好車和良駒是要經過考驗才能夠篩選出來的。只有在重載環境(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小時連續循環作業,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(各節電池中最高電壓值與最低值偏差在30毫伏以內的),這種叉車鋰電池您就算是選對了。

              2) 叉車鋰電池首先選擇鋰電池電芯的品牌。國內目前有約大小600家鋰電池廠,生產規模,品質工藝,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,產量規模越大,其鋰電池電芯的質量也就越好;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,其生產規模產能是很多國內小型鋰電池廠的幾十倍,且生產工藝嚴格,基本實現全自動化封閉式無塵生產,因此質量可靠。

              3)電池的一致性配組很重要。有了好的電芯,其容量,內阻,電壓等參數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;頻繁使用的車輛,要選擇電壓偏差在10mv以內的電芯;(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,各電芯出力就越穩定,電池壽命就越長,容量也穩定,就不會產生新電池剛到使用時間長,1-2年后出現衰減的現象了。

             4)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對電池主回路做出切斷動作響應,以保證電池及人身財產的安全;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%。

             5)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,會被多數業內廠家選擇性忽略;保險絲熔斷保護是大家耳熟能詳的裝置,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在主回路上的繼電器或MOSFET靜態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,區別在于繼電器在直流大電流經過時,切斷連接依靠的是機械彈簧的力量,使用次數多了后易產生切斷不力或節點拉弧,無法切斷的情況;MOSFET靜態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的機械式繼電器。目前,因機械式繼電器開發簡單,是大多數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展趨勢。

              6)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。

              7)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,因其內部嵌套結構穩定,安全性強,循環次數多而被業內叉車作為電池首選;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壽命一般只有磷酸鐵鋰的1/3至1/2,且短路或穿刺時較不穩定,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展。用戶可以根據實際工況,操作頻率,成本預算等多重因素考慮,選擇最適合的鋰電池配套方案。   (作者:北京智源聯合科技

         
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