۱. مبانی AGV: مقدمه‌ای بر وسایل نقلیه هدایت خودکار

۱.۱ مقدمه

یک وسیله نقلیه هدایت خودکار (AGV) یک ربات متحرک است که قادر به دنبال کردن یک مسیر از پیش برنامه‌ریزی شده یا مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها است و باتری لیتیومی 24 ولتی یک سری باتری محبوب است که در AGV استفاده می‌شود. این ربات‌ها معمولاً در کاربردهای تولیدی و لجستیکی استفاده می‌شوند، جایی که می‌توان از آنها برای حمل مواد، قطعات و کالاهای نهایی در سراسر یک مرکز یا بین مکان‌های مختلف استفاده کرد.

AGVها معمولاً مجهز به حسگرها و سایر تجهیزات ناوبری هستند که به آنها امکان می‌دهد تغییرات محیط خود را تشخیص داده و به آنها پاسخ دهند. به عنوان مثال، آنها ممکن است از دوربین‌ها، اسکنرهای لیزری یا سایر حسگرها برای تشخیص موانع در مسیر خود استفاده کنند و مسیر یا سرعت خود را بر اساس آن تنظیم کنند.

AGV ها می‌توانند بسته به کاربرد و الزامات خاص، در اشکال و اندازه‌های مختلفی عرضه شوند. برخی از AGV ها برای حرکت در امتداد مسیرها یا مسیرهای ثابت طراحی شده‌اند، در حالی که برخی دیگر انعطاف‌پذیرتر هستند و می‌توانند بسته به موقعیت، از موانع عبور کنند یا مسیرهای مختلفی را دنبال کنند.

AGV ها را می‌توان برای انجام طیف وسیعی از وظایف مختلف، بسته به نیازهای کاربردی، برنامه‌ریزی کرد. به عنوان مثال، ممکن است از آنها برای انتقال مواد اولیه از انبار به خط تولید یا انتقال محصولات نهایی از یک مرکز تولیدی به یک مرکز توزیع استفاده شود.

AGV ها همچنین می‌توانند در کاربردهای دیگری مانند بیمارستان‌ها یا سایر مراکز مراقبت‌های بهداشتی مورد استفاده قرار گیرند. به عنوان مثال، می‌توان از آنها برای حمل و نقل لوازم پزشکی، تجهیزات یا زباله‌ها در سراسر یک مرکز، بدون نیاز به دخالت انسان، استفاده کرد. همچنین می‌توان از آنها در محیط‌های خرده فروشی استفاده کرد، جایی که می‌توان از آنها برای جابجایی کالاها از انبار به فروشگاه خرده فروشی یا مکان دیگر استفاده کرد.

AGV ها می‌توانند مزایای متعددی نسبت به روش‌های سنتی دستی جابجایی مواد ارائه دهند. به عنوان مثال، آنها می‌توانند نیاز به نیروی انسانی را کاهش دهند که می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری کمک کند. آنها همچنین می‌توانند به کاهش خطر آسیب یا تصادفات کمک کنند، زیرا می‌توانند در مناطقی کار کنند که ممکن است انجام این کار برای انسان ایمن نباشد.

AGV ها همچنین می‌توانند انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری بیشتری را فراهم کنند، زیرا می‌توانند برای انجام وظایف مختلف در صورت نیاز، مجدداً برنامه‌ریزی یا پیکربندی شوند. این امر می‌تواند به ویژه در محیط‌های تولیدی یا لجستیکی، که در آن‌ها تغییرات در تقاضا یا الزامات محصول ممکن است به انواع مختلفی از تجهیزات جابجایی مواد نیاز داشته باشد، اهمیت داشته باشد.

در مجموع، AGV ها ابزاری قدرتمند برای بهبود کارایی و بهره‌وری در طیف وسیعی از صنایع و کاربردهای مختلف هستند. با پیشرفت مداوم فناوری، احتمالاً در آینده شاهد AGV های پیشرفته‌تر و توانمندتری خواهیم بود که قابلیت‌ها و مزایای این ماشین‌های همه‌کاره را بیش از پیش بهبود می‌بخشند.

۱.۲ باتری LIAO: تولیدکننده پیشرو باتری AGV

باتری لیائویک تولیدکننده پیشرو باتری در چین است که راه‌حل‌های باتری قابل اعتماد و حرفه‌ای را برای صنایع مختلف مانند AGV، ربات و انرژی خورشیدی ارائه می‌دهد. این شرکت در ارائه باتری LiFePO4 برای جایگزینی باتری‌های سرب-اسید در بسیاری از کاربردها تخصص دارد. از جمله سری محصولات محبوب آنها، باتری لیتیوم 24 ولتی است که به طور گسترده در AGV استفاده می‌شود. Manly Battery با تعهد خود به کیفیت و رضایت مشتری، شریک قابل اعتمادی برای مشاغلی است که به دنبال راه‌حل‌های باتری قابل اعتماد هستند.

۲. تحلیل ویژگی‌های فنی باتری لیتیومی ۲۴ ولتی در AGV

۲.۱ ویژگی‌های جریان شارژ و دشارژ باتری لیتیومی ۲۴ ولت

جریان شارژ و دشارژ باتری‌های لیتیومی AGV اساساً ثابت است، که با خودروهای الکتریکی که ممکن است در شرایط کاری واقعی جریان‌های بالای پایدار و لحظه‌ای را تجربه کنند، متفاوت است. باتری لیتیومی AGV عموماً با جریان ثابت ۱C تا ۲C شارژ می‌شود تا زمانی که به ولتاژ حفاظتی برسد و شارژ خاتمه یابد. جریان دشارژ باتری لیتیومی AGV به جریان‌های بدون بار و با بار تقسیم می‌شود، که حداکثر جریان بار معمولاً از نرخ دشارژ ۱C تجاوز نمی‌کند. در سناریوهای ثابت، جریان شارژ و دشارژ کاری AGV اساساً ثابت است مگر اینکه ظرفیت بار آن تغییر کند. این حالت شارژ و دشارژ در واقع برای موارد زیر مفید است:باتری لیتیومی ۲۴ ولت,به خصوص برای استفاده از باتری‌های لیتیوم آهن فسفات، به ویژه از نظر محاسبه SOC.

۲.۲ ویژگی‌های عمق شارژ و دشارژ باتری لیتیوم ۲۴ ولت

در حوزه AGV، شارژ و دشارژ باتری لیتیومی ۲۴ ولتی معمولاً در حالت «شارژ سطحی و دشارژ سطحی» انجام می‌شود. از آنجایی که خودروی AGV مرتباً کار می‌کند و برای شارژ نیاز به بازگشت به موقعیت ثابت دارد، تخلیه تمام برق در طول فرآیند تخلیه غیرممکن است، در غیر این صورت، خودرو نمی‌تواند به موقعیت شارژ بازگردد. معمولاً حدود ۳۰٪ از برق برای جلوگیری از تقاضای برق بعدی ذخیره می‌شود. در عین حال، به منظور بهبود بهره‌وری نیروی کار و فراوانی استفاده، خودروهای AGV معمولاً از شارژ سریع جریان ثابت استفاده می‌کنند، در حالی که باتری‌های لیتیومی سنتی نیاز به شارژ «جریان ثابت + ولتاژ ثابت» دارند. در باتری‌های لیتیومی AGV، شارژ جریان ثابت تا رسیدن به ولتاژ حفاظتی حد بالا انجام می‌شود و خودرو به طور خودکار تشخیص می‌دهد که باتری کاملاً شارژ شده است. با این حال، در واقعیت، مشکلات «قطبی شدن» ممکن است منجر به بروز «ولتاژ کاذب» شود، به این معنی که باتری به ۱۰۰٪ ظرفیت شارژ خود نرسیده است.

۳. افزایش راندمان AGV با باتری‌های لیتیومی ۲۴ ولتی به جای باتری‌های اسیدی سربی

وقتی صحبت از انتخاب باتری برای کاربردهای AGV می‌شود، عوامل مختلفی باید در نظر گرفته شوند. یکی از مهم‌ترین تصمیمات این است که آیا از باتری لیتیومی ۲۴ ولتی استفاده کنیم یا باتری سربی اسیدی ۲۴ ولتی. هر دو نوع مزایا و معایب خود را دارند و انتخاب به الزامات خاص کاربرد بستگی دارد.

یکی از مهمترین مزایای باتری‌های لیتیومی ۲۴ ولتی، مانند باتری ۲۴ ولت ۵۰ آمپر ساعت lifepo4، طول عمر بیشتر آنهاست. باتری‌های لیتیومی را می‌توان بارها بیشتر از باتری‌های سرب اسیدی شارژ و دشارژ کرد، که آنها را به انتخابی ایده‌آل برای کاربردهای AGV تبدیل می‌کند که در آنها احتمالاً باتری به مدت طولانی و به شدت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

یکی دیگر از مزایای باتری‌های لیتیومی، وزن سبک‌تر آنهاست. AGVها به باتری‌ای نیاز دارند که بتواند قدرت کافی برای حرکت وسیله نقلیه و هر باری که حمل می‌کند را فراهم کند، اما باتری نیز باید سبک باشد تا از به خطر افتادن مانورپذیری وسیله نقلیه جلوگیری شود. باتری‌های لیتیومی معمولاً بسیار سبک‌تر از باتری‌های اسید سرب هستند و همین امر آنها را به انتخابی عالی برای AGV تبدیل می‌کند.

علاوه بر وزن، زمان شارژ یکی دیگر از عوامل مهم است که باید در نظر گرفته شود. باتری‌های لیتیومی می‌توانند بسیار سریع‌تر از باتری‌های اسید سربی شارژ شوند، به این معنی که AGVها می‌توانند زمان بیشتری را در حال استفاده و زمان کمتری را در حال شارژ صرف کنند. این می‌تواند بهره‌وری را بهبود بخشد و زمان از کارافتادگی را کاهش دهد.

منحنی تخلیه یکی دیگر از عوامل مهم در انتخاب باتری برای کاربردهای AGV است. منحنی تخلیه به ولتاژ باتری در طول چرخه تخلیه اشاره دارد. باتری‌های لیتیومی منحنی تخلیه مسطح‌تری نسبت به باتری‌های سرب اسیدی دارند، به این معنی که ولتاژ در طول چرخه تخلیه ثابت‌تر می‌ماند. این می‌تواند عملکرد ثابت‌تری را فراهم کند و خطر آسیب به قطعات الکترونیکی AGV را کاهش دهد.

در نهایت، نگهداری یکی دیگر از ملاحظات حیاتی است. باتری‌های سرب اسیدی نسبت به باتری‌های لیتیومی به نگهداری بیشتری نیاز دارند که می‌تواند هزینه مالکیت را در طول عمر باتری افزایش دهد. از سوی دیگر، باتری‌های لیتیومی معمولاً نیازی به نگهداری ندارند که می‌تواند در زمان و هزینه صرفه‌جویی کند.

به طور کلی، مزایای زیادی در استفاده از باتری لیتیومی ۲۴ ولتی وجود دارد، مانندباتری لایف‌پو۴ ۲۴ ولت ۶۰ آمپر ساعت, در کاربردهای AGV. آنها طول عمر بیشتری دارند، سبک‌تر هستند، سریع‌تر شارژ می‌شوند، منحنی دشارژ مسطح‌تری دارند و به نگهداری کمتری نیاز دارند. این مزایا می‌تواند منجر به بهبود عملکرد، بهره‌وری و صرفه‌جویی در هزینه در طول عمر باتری شود و آنها را به انتخابی عالی برای کاربردهای AGV تبدیل کند.

حالت شارژ و دشارژ «کم‌عمق و کم‌عمق» برای افزایش طول عمر باتری‌های لیتیوم-یون مفید است. با این حال، برای سیستم باتری لیتیوم-آهن فسفات، مشکل کالیبراسیون ضعیف الگوریتم SOC نیز وجود دارد.

۲.۳ عمر مفید باتری لیتیومی ۲۴ ولت

باتری‌های لیتیوم آهن فسفات عمر طولانی دارند و تعداد چرخه‌های شارژ و دشارژ کامل سلول‌های باتری بیش از ۲۰۰۰ بار است. با این حال، تعداد چرخه‌ها در بسته باتری بر اساس مسائلی مانند ثبات سلول باتری و اتلاف حرارت جریان، که ارتباط نزدیکی با ولتاژ و طراحی ساختاری و همچنین فرآیند بسته باتری دارند، کاهش می‌یابد. در باتری‌های لیتیوم AGV، عمر چرخه در حالت "شارژ و دشارژ سطحی" به طور قابل توجهی بیشتر از حالت شارژ و دشارژ کامل است. به طور کلی، هرچه عمق شارژ و دشارژ کمتر باشد، تعداد چرخه‌ها بیشتر است و عمر چرخه نیز ارتباط نزدیکی با فاصله چرخه SOC دارد. داده‌ها نشان می‌دهد که اگر یک بسته باتری ۱۰۰۰ بار چرخه شارژ و دشارژ کامل داشته باشد، تعداد چرخه‌ها در فاصله ۰ تا ۳۰ درصد SOC (۳۰ درصد DOD) می‌تواند از ۴۰۰۰ بار فراتر رود و تعداد چرخه‌ها در فاصله ۷۰ تا ۱۰۰ درصد SOC (۳۰ درصد DOD) می‌تواند از ۳۲۰۰ بار فراتر رود. مشاهده می‌شود که عمر چرخه ارتباط نزدیکی با فاصله SOC و عمق تخلیه DOD دارد و عمر چرخه باتری‌های لیتیوم-یون نیز ارتباط نزدیکی با دما، جریان شارژ و تخلیه و سایر عوامل دارد که قابل تعمیم نیستند.

در نتیجه، باتری‌های لیتیومی AGV یکی از اجزای اصلی ربات‌های متحرک هستند و ما باید آنها را به طور عمیق تجزیه و تحلیل و درک کنیم، به خصوص در ترکیب با سناریوهای مختلف استفاده از ربات‌های مختلف، تا ویژگی‌های عملیاتی آنها را تعیین کرده و درک خود را از استفاده از باتری لیتیومی تقویت کنیم، به طوری که باتری‌های لیتیومی بتوانند بهتر به ربات‌های متحرک خدمت کنند.