Литий-ионные и свинцово-кислотные аккумуляторы для промышленного уборочного оборудования: полное техническое руководство

Современная промышленная уборочная машина — будь то автономный мобильный робот (AMR), поломоечная машина или подметальная машина — надежна настолько, насколько надежна батарея, которая ее питает. Для менеджеров предприятий и отделов закупок химический состав аккумуляторов не является тривиальной технической деталью. Он определяет, как долго машина работает на одной зарядке, как быстро она перезаряжается, сколько лет она прослужит до замены и, в конечном итоге, общую стоимость владения всем парком уборочных машин.

Сегодня на рынке промышленного очистного оборудования доминируют два типа аккумуляторов: литий-ионные (чаще всего литий-железо-фосфатный, LiFePO4) и свинцово-кислотные (затопленные или AGM). В этом руководстве рассматриваются технические различия между ними и объясняется, как эти различия влияют на реальную производительность всей линейки продуктов Siben, от флагманского робота-уборщика Thunder God до скрубберов серии X и подметальных машин серии A.

Рисунок 1. Робот-уборщик Siben Thunder God AMR — питается от герметичной литий-ионной батареи с высокой плотностью энергии и обеспечивает автономное покрытие 1800 м²/ч.

Почему выбор батареи определяет производительность уборки

В промышленной уборке время безотказной работы имеет решающее значение. Машина, стоящая на зарядном устройстве в течение шести-восьми часов, — это машина, которая не занимается уборкой. На многосменном складе, логистическом центре или производственном предприятии простои, связанные с аккумуляторами, быстро приводят к увеличению затрат на рабочую силу и увеличению продолжительности мытья окон. И наоборот, правильный аккумулятор позволяет одной машине работать почти непрерывно, заряжаясь только во время коротких перерывов оператора или смены смен.

Выбор аккумулятора также влияет на саму конструкцию машины. Тяжелый свинцово-кислотный аккумулятор значительно увеличивает вес мотоблока, увеличивая утомляемость оператора и неконтролируемое давление на щетку. Более легкий литиевый аккумулятор улучшает маневренность, продлевает срок службы щеток и швабр, а также позволяет использовать компактное низкопрофильное шасси, необходимое современным автономным роботам.

Литий-ионный аккумулятор против свинцово-кислотного: технический состязание

Различия между двумя химическими составами наиболее заметны при сравнении по пяти измеримым параметрам: плотность энергии, поведение при зарядке, срок службы, затраты на техническое обслуживание и устойчивость к окружающей среде. В таблице ниже они суммированы.

Размер	Литий-ионный (LiFePO4)	Свинцово-кислотный (затопленный/AGM)
Плотность энергии	Высокий — примерно вдвое меньше веса и на 40–60 % меньше объема при равной вместимости.	Низкий — тяжелый и громоздкий; большие упаковки преобладают в весе машины
Скорость зарядки	Быстро — 1–2 часа до 80 %, поддерживает возможность зарядки.	Медленный — 6–8 часов на полный цикл; частичная зарядка сокращает срок службы
Цикл жизни	2000–5000 циклов (7–10 лет ежедневного использования)	500–1200 циклов (2–4 года ежедневного использования)
Обслуживание	Не требует обслуживания, герметичен, не требует полива.	Требуется долив воды, очистка терминала, уравнительные расходы.
Устойчивость к холоду/жаре	Хороший, со встроенной системой управления аккумулятором (BMS)	Производительность резко падает на холоде; риск термических проблем в жару

Плотность энергии и вес

Литий-железо-фосфатные элементы хранят значительно больше энергии на килограмм и литр, чем свинцово-кислотные элементы. На практике это означает, что ручная поломоечная машина с литиевым двигателем весит на 30–50 кг меньше, чем ее свинцово-кислотный эквивалент, и эту разницу операторы сразу ощущают за восьмичасовую смену. Для автономных роботов более легкий комплект освобождает пространство для установки более крупных резервуаров для раствора и более мощных всасывающих вентиляторов без превышения безопасных пределов крутящего момента на ведущих колесах.

Скорость зарядки и возможность зарядки

Это единственное наиболее существенное эксплуатационное отличие. Литий-ионная химия допускает высокие зарядные токи без сульфатации и газовыделения, которые разрушают свинцово-кислотные пластины, поэтому разряженная литиевая батарея может восстановить заряд до 80% всего за один-два часа. Что еще более важно, литий поддерживает возможность зарядки : операторы могут подключать машину к сети на 15–30 минут во время обеденного перерыва или между сменами и получать значительное время работы без эффекта памяти. Свинцово-кислотные, напротив, требуют полных и непрерывных циклов зарядки; их неоднократное прерывание значительно сокращает срок службы батареи.

Срок службы и общая стоимость владения

Качественная батарея LiFePO4 обеспечивает примерно 2000–5000 циклов зарядки, что соответствует 7–10 годам ежедневного промышленного использования. Свинцово-кислотный аккумулятор при одном и том же рабочем цикле обычно разряжается после 500–1200 циклов, или 2–4 года. Хотя первоначальная цена лития в 2–3 раза выше, его общая стоимость за цикл на 30–50 % ниже, поскольку он служит дольше, заряжается быстрее и не требует труда по техническому обслуживанию. Для оператора автопарка, работающего в две или три смены в день, литий почти всегда является более дешевым вариантом в течение пяти лет.

Требования к техническому обслуживанию

Свинцово-кислотные аккумуляторы требуют регулярного ухода: в затопленные элементы необходимо доливать дистиллированную воду, очищать и затягивать клеммы, а также периодически проводить выравнивающие заряды, чтобы предотвратить расслоение. Эти задачи требуют дополнительных трудозатрат, требуют обученного персонала и, если ими пренебречь, незаметно сокращают срок службы батареи. Литий-ионные аккумуляторы герметичны, не требуют обслуживания и управляются встроенной системой BMS, которая автоматически предотвращает перезарядку, чрезмерную разрядку и перегрев.

Безопасность и температурные характеристики

Современный химический состав литий-железо-фосфата по своей природе стабилен и негорюч в нормальных промышленных условиях, а его BMS обеспечивает непрерывный мониторинг на уровне клеток. Свинцово-кислотные аккумуляторы выделяют газообразный водород во время зарядки и требуют наличия вентилируемых зарядных помещений, что является существенным ограничением при планировании предприятия. В холодных условиях свинцово-кислотные аккумуляторы теряют большую часть своей номинальной мощности, тогда как литий сохраняет большую ее часть, что делает литий лучшим выбором для холодильного хранения и холодильной логистики.

Рис. 2. Поломоечная машина Siben X8 с водителем — компактный литиевый аккумулятор продлевает время работы и снижает вес машины для очистки больших поверхностей.

Как технология аккумуляторов применяется в линейке продуктов Siben

Siben разрабатывает подбор аккумуляторов для каждой машины с учетом ее рабочего цикла и условий эксплуатации. В результате разные семейства продуктов по-разному используют преимущества литиевой технологии.

Роботы-уборщики AMR (Бог Грома)

Робот-уборщик Siben Thunder God создан на базе литий-ионного аккумулятора. Его автономная навигация, покрытие 1800 м²/ч, автоматическое долив и слив воды, а также интеллектуальное объезд препятствий — все это зависит от стабильного источника питания высокой плотности, который может поддерживать быструю зарядку на док-станции. Компактный литиевый аккумулятор удерживает центр тяжести робота на низком уровне, что обеспечивает уверенное прохождение поворотов, одновременно освобождая внутреннее пространство для баков для воды и регенерации, которые обеспечивают настоящую автоматическую уборку.

Самоходные и самоходные скрубберы (X2–X8)

В серии X в качестве рекомендуемого варианта питания во всем диапазоне предлагается литий. Для моделей с ручным приводом (X2–X5) снижение веса снижает утомляемость оператора и улучшает контроль давления щетки на деликатных напольных покрытиях. Для моделей с возможностью передвижения (X6–X8) литиевый аккумулятор обеспечивает более длительное время автономной работы на одной зарядке и высокую скорость выполнения работ, что подходит для непрерывной работы в несколько смен в логистических центрах и крупных производственных цехах.

Промышленные подметальные машины (A300–A900)

Подметальные машины курсируют по длинным и непрерывным маршрутам и часто используются на открытом воздухе или в полукрытых дворах, где надежный, устойчивый к температуре аккумулятор имеет большее значение, чем собственный вес. Подметальные машины серии A с литиевым аккумулятором обеспечивают стабильную производительность всасывания и чистки при полной зарядке, а также возможность подзарядки для увеличения площади покрытия во время пиковой нагрузки на дворе.

Рисунок 3. Промышленная подметальная машина Siben A900 — надежный литиевый источник питания обеспечивает постоянную производительность щетки и всасывания на длинных маршрутах.

Как правильно выбрать батарею для вашей работы

Выбор между литий-ионным и свинцово-кислотным аккумулятором в конечном итоге зависит от вашего рабочего профиля. Задайте себе три вопроса:

1. Сколько смен у вас работает? Предприятия, работающие в несколько смен и нуждающиеся в быстром возобновлении работы оборудования, быстрее всего окупятся за счет возможности зарядки лития.

2. Каковы ваши возможности обслуживания? Если вам не хватает обученного персонала для полива и выравнивания батареи, герметичный литиевый аккумулятор полностью устраняет эту нагрузку.

3. Каков ваш горизонт планирования? При составлении бюджета на основе общей стоимости владения, а не первоначальной цены (на три и более лет) обычно предпочтение отдается литию.

Когда свинцово-кислотная кислота все еще имеет смысл

Свинцово-кислотный продукт не исчез с рынка, и в определенных случаях он остается оправданным выбором. Для низкочастотных и легких приложений (машина используется несколько часов в неделю, а затем возвращается к зарядному устройству) более низкая стоимость приобретения может оправдать компромисс. Предприятия с существующей инфраструктурой зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов и предсказуемыми односменными графиками также могут продолжать оправдывать использование свинцово-кислотных аккумуляторов только с экономической точки зрения. Однако, как правило, в тот момент, когда машине приходится очищать более одной смены в день, литий становится более дешевым и надежным вариантом.

Рис. 4. Siben Thunder God в развернутом складе — продолжительное время работы литиевой системы поддерживает расширенные окна автоматической очистки

Часто задаваемые вопросы