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電池比較

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Q: AGV動力電池(鋰鐵電池VS鉛酸電池)的差別? 
 
AGV無人搬運車(或稱自走車)因應不一樣的機構設計與搬運載重種類,動力電池的選用,常用的電池有電壓有24V、36V與48V等三種,另外依據總耗電量,AGV的動力電池的容量一般至少也要在20Ah(安培小時)以上,才能夠支撐無人搬運車正常的稼動續航力。
 
但是在一樣的條件下(重量、體積等),設定電壓越高,電量就會越小;反之,當所需電量越大,電壓就會越低。若需要在固定設定電壓下,盡量加大電池電量,那體積與重量就會等比的增大。不過這樣一來,對AGV無人搬運車而言,它的有效酬載重量與空間,也會相應減少。舉例來說200公斤荷重的AGV無人搬運車,如果揹著一顆50公斤重的電池,那就等於是只剩下150公斤重的有效酬載。這個也就是「能量密度比」的問題。
 
對於應用在AGV無人搬運車所需的動力電池來說,常見的就是鉛酸電池、磷酸鋰鐵電池與鋰三元電池等三種,但由於鋰三元電池的製造成本將近是磷酸鋰鐵電池的三倍,且穩定性表現不如磷酸鋰鐵電池。因此其普及率不高,現在我們就來比較一下最常被拿來當作AGV無人搬運車動力電池的前兩名電池吧~
 
磷酸鋰鐵電池
一般被簡稱為「鋰鐵電池」或者「鋰電池」,以高能量密度比、放電續航力與電池壽命等三項優點著稱。最常見的鋰鐵電池產製方式,就是用18650 Cell式的串並聯封裝法,穩定性大,應用彈性高,非常適合用在AGV無人搬運車這一類以電池為主要動力能源的移動式載具上。像是國內gogoro的電池就是採用這種封裝電池。但是,這類電池的良莠,主要差別除了「電芯」的製造來源外(越便宜的鋰鐵電池,越有不能說的秘密…),再來就是「BMS」(Battery Management System)電池管理系統的電路板設計,能否支持大電流充放電與平衡充放電效果的問題。所謂的「平衡」就是指電池在充電與放電的過程中,能否讓每顆Cell都能平均的進行充電與放電,若平衡做得不好,那只要有其中幾顆Cell出現問題,整組鋰鐵電池的充放電表現也會開始衰減。所以,做得好的鋰鐵電池,選用的電芯與所設計的BMS,是其中兩大品質關鍵。
 
鉛酸電池
市面上最普遍的常見的電池,各式各樣的封裝大小、設計電壓與電池容量都有。目前絕大部分的燃油車用的車載電池,也都是採用鉛酸電池。其實,早期的AGV無人搬運車,也幾乎都是以鉛酸電池作為動力來源,但在廣泛應用在各種現場與機型之後,發現有諸多問題點,故逐漸被AGV無人搬運車的相關廠商所淘汰。首先是「能量密度低」,相同的設定電壓與電量,鉛酸電池的重量是鋰鐵電池的200%~300%之間,過重的電池會有兩個方面的問題,一是會吃掉AGV無人搬運車本身的有效載重量,二是對於需要更換電池的車種,人員搬動電池將是一個很吃重且具危險性的作業。再來就是「電池續航力」,這個跟鉛酸電池的放電曲線有直接的關係,當鉛酸電池充飽電後,電壓會先處在一個峰值(Peak),當開始用電後,就會隨著時間溜滑梯式的下降,因此在單位時間內,電壓很快就會降到工作電壓以下,形成「電壓不足」的狀態。最後就是「記憶效應」,這個也直接關連到電池的壽命問題,鉛酸電池最好就是要完全把電用乾,再來去充電,這樣才不會因為記憶效應而導致電池壽命提早終結。但是AGV無人搬運車的運作都是有設定電壓的,低於某個電壓,再強制持續走下去,可能就會造成電路與控制器的損壞,所以一般都會有安全電壓的保護機制,只要低於設定電壓,就會自動關機保護。可是這樣對電池本身而言,並沒有真的把電用乾,也因此「記憶效應」,就會快速的被累積起來,提早終結鉛酸電池的壽命。再考慮到鉛酸電池本身就是很不環保的電池,而每年都要汰換三到四組鉛酸電池,則會是考慮碳足跡問題的使用企業,特別擔憂的因素了。
 
總結以上,基於「高能量密度比」、「放電續航力」、「電池壽命」、「環境保護」與「安全穩定性」等這五大方面的考量,現在鋰鐵電池,已經是現在AGV無人搬運車的動力來源主流。另外,為了地球的環境品質,也為了我們的下一代,請大家要盡量減少使用會汙染環境的能源,多多使用可以永續使用的能源種類喔~


 

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