Устройство аккумуляторов погрузчика

Вилочные погрузчики, как и другие виды складской техники на электротяге, работают за счет энергии устанавливаемых в них аккумуляторных батарей. Причем оснащают такую технику именно тяговыми батареями, рассчитанными на интенсивное использование в режиме заряд-разряд. В отличие от пусковых аккумуляторов, они способны часами снабжать электромоторы энергией, необходимой для их автономной работы, пока уровень остаточного заряда не составит 20%.

Современные батареи тягового типа отличаются минимальными просадками напряжения и обеспечивают стабильную токоотдачу на протяжении всего рабочего цикла. Затем они легко восстанавливают запас емкости, заряжаясь от стандартной розетки. Технические характеристики таких источников питания во многом зависят от их устройства, химического состава и технологии производства. Рассмотрим подробнее, как устроены аккумуляторные батареи для вилочных погрузчиков и подобной им техники.

Виды батарей электрических погрузчиков

Для автономного питания такой техники могут применяться АКБ 3 типов:

Свинцово-кислотные с жидким электролитом – самые дешевые, но громоздкие и тяжелые. Это обслуживаемые модели, в которых систематически нужно замерять уровень электролита и доливать дистиллированную воду. Чтобы минимизировать риск протечки электролита, их важно всегда держать в вертикальном положении. Заряжать такие аккумуляторы необходимо в специально оборудованной зарядной комнате с интенсивной вентиляцией, чтобы обеспечить отвод выделяемых газов.
Свинцово-кислотные в герметичном корпусе, необслуживаемые – AGM, AGM мультигель, GEL. В их конструкции нет жидкого электролита, что делает их более удобными в использовании: не нужно беспокоиться о протечках электролита, замерять его плотность, доливать дистиллированную воду и выделять отдельное помещение для зарядки. По техническим характеристикам герметичные свинцовые АКБ также выигрывают у аналогов с жидким электролитом.
Литиевые – лучшие из существующих сегодня тяговых батарей. Складскую технику обычно оснащают литий-железо-фосфатными АКБ (LiFePO4). Они без перегрева обеспечивают стабильно высокую токоотдачу, максимально устойчивы к глубоким разрядам, эффективно работают даже на морозе и имеют увеличенный ресурс – более 2000 циклов. Такие батареи не требуют особого обслуживания, не нуждаются в отдельной зарядной комнате, отличаются компактными размерами и легким весом (по сравнению со свинцовыми моделями с аналогичными характеристиками).

Устройство свинцово-кислотных АКБ с жидким электролитом

Внутри таких накопителей энергии размещены утолщенные свинцовые электроды (по сравнению с электродами в пусковых аналогах), помещенные в водный раствор серной кислоты. Батарея включает в себя несколько последовательно соединенных элементов с номинальным вольтажом 2В. Корпус у них не герметичен, чтобы обеспечить возможность газоотвода и технического обслуживания.

К износу и химической деградации таких батарей приводит сульфатация пластин. Она особенно усиливается при глубоком разряде и хранении в разряженном состоянии. На практике это проявляется уменьшением восстанавливаемой емкости, ухудшением токоотдачи и постепенной потерей работоспособности. При строгом выполнении правил по использованию и обслуживанию свинцовые АКБ отрабатывают до 500 циклов.

Как устроены гелевые аккумуляторы?

Свинцово-кислотные АКБ со связанным и гелеобразным электролитом имеют герметичный корпус, в котором также находятся свинцовые пластины. Только электролит в них не жидкий, а связанный в стекловолокне или приведенный в желеобразное состояние благодаря использованию соединений кремния.

В результате не только исключается риск протечки электролита и устраняется необходимость обслуживания АКБ, но и улучшаются их технические характеристики. Измененная структура электролита решает проблему сульфатации пластин и минимизирует риск короткого замыкания из-за их осыпания. К тому же, выделяющиеся газы (кислород и водород) задерживаются в гелеобразном электролите, превращаются в воду и увлажняют гель. Ресурс таких накопителей энергии достигает 700 циклов.

Устройство литиевых батарей

Литий-ионные батареи, в т. ч. модели подвида LiFePO4 для погрузчиков и любой другой техники, состоят из нескольких одинаковых элементов питания, соединенных по определенной схеме для получения необходимых значений напряжения и емкости. Обычно применяется комбинированная схема: вначале «банки» соединяют параллельно для увеличения емкостного запаса и приемлемых токов, а затем полученные линии – последовательно для получения заданного вольтажа.

Элементы питания бывают разных размеров, цилиндрической и призматической формы (в зависимости от способа свертывания фольги), с различными материалами катода и анода. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы содержат катод из феррофосфата лития и анод из графита. Их номинальное напряжение – 3,2 В на элемент, в то время как у большинства Li-ion ячеек – 3,6 или 3,7 В. Емкость элементов питания зависит от их размеров и у LFP аккумуляторов может достигать больших значений. Это позволяет использовать для сборки батарей последовательное соединение без составления линий-параллелей.

Для контроля рабочих параметров и защиты от всевозможных рисков литиевые батареи обязательно оснащают BMS платами. Именно литий-железо-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы для погрузчиков по устройству, функциональности и рабочим параметрам пока остаются наиболее совершенными и эффективными.