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上海宏信設(shè)備工程有限公司 上海 201806

1 高空作業(yè)平臺(tái)概述

高空作業(yè)平臺(tái)是一種將人員、工具、材料等舉升到空中指定位置進(jìn)行安裝、維修、機(jī)械化施工等作業(yè)的專用高空作業(yè)設(shè)備。高空作業(yè)平臺(tái)包括移動(dòng)式、拖曳式、高空作業(yè)車等,常用于載人高空作業(yè),因此安全性要求非常高[1-3]。移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)的定義為:用于運(yùn)送人員、工具和材料到指定位置進(jìn)行工作的設(shè)備,由帶控制器的工作平臺(tái)、伸展機(jī)構(gòu)和底盤組成[4]。高空作業(yè)車的定義為:底盤是定型道路車輛,由車輛駕駛員通過操縱器控制的移動(dòng)式升降工作平臺(tái)[5]。

移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)產(chǎn)品型式多樣,能夠滿足各種高空作業(yè)的需求。由于不使用汽車底盤,因此不會(huì)受到汽車底盤安裝尺寸、承載能力和道路行駛法規(guī)的限制。

按照伸展機(jī)構(gòu)的不同,移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)可以分為剪叉式、直臂式、曲臂式、桅桿式等,不同伸展機(jī)構(gòu)的產(chǎn)品滿足不同的作業(yè)需求。高空作業(yè)平臺(tái)分類如圖1所示。

圖1 高空作業(yè)平臺(tái)分類

2 高空作業(yè)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)

通常提到的高空作業(yè)平臺(tái)一般指移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)。該類產(chǎn)品的動(dòng)力形式主要有電動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力兩種[6-7],部分廠商也生產(chǎn)混合動(dòng)力產(chǎn)品。筆者對(duì)移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)動(dòng)力電池進(jìn)行研究。

目前,全國升降工作平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 335)負(fù)責(zé)全國高空作業(yè)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)歸口工作,對(duì)口國際標(biāo)準(zhǔn)化組織升降工作平臺(tái)技術(shù)委員會(huì)(ISO/TC 214),委員會(huì)秘書處設(shè)在北京建筑機(jī)械化研究院有限公司。高空作業(yè)平臺(tái)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 高空作業(yè)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)

3 動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)

動(dòng)力電池指為移動(dòng)工具提供動(dòng)力來源的電源,多指為電動(dòng)汽車、電動(dòng)列車、電動(dòng)自行車、高爾夫球車等提供動(dòng)力的蓄電池,主要區(qū)別于啟動(dòng)用、電動(dòng)助力用等其它用途的蓄電池和蓄電池組。國內(nèi)動(dòng)力電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2中,SAC/TC 114為全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì),SAC/TC 69為全國鉛酸蓄電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì),SAC/TC 297為全國電工電子產(chǎn)品與系統(tǒng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。目前,很多國外動(dòng)力電池品牌在我國建廠或依靠代理商從事我國市場的銷售和服務(wù)[8]。

4 動(dòng)力電池應(yīng)用情況

動(dòng)力電池是電動(dòng)移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)的動(dòng)力源。電池在極端條件下的安全性決定了移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)操作的人身安全,電池的比能量決定了移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)的續(xù)航能力,電池的循環(huán)壽命決定了移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)租賃商和終端用戶的使用成本。

在移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)動(dòng)力電池的使用條件下,終端客戶及租賃商需考慮的主要因素有日常使用能耗、維護(hù)需求、循環(huán)壽命、充電時(shí)間、可回收性、成本、安全等。以下對(duì)鉛酸蓄電池、鋰電池進(jìn)行介紹和性能對(duì)比。

表2 動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)

4.1 鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池不僅技術(shù)比較成熟,而且種類較多。鉛酸蓄電池分類如圖2所示,一般分為富液式和閥控密封式兩大類。閥控密封式鉛酸蓄電池可再分為吸附式玻璃棉電池和凝膠電池[9]。

在富液式鉛酸蓄電池中,20世紀(jì)70年代以前以銻鉛電池為代表,目前以鈣鉛電池為代表。吸附式玻璃棉電池和凝膠電池都是密封設(shè)計(jì)的,不需要額外加水。純鉛電池板柵采用純鉛或鉛錫合金,與鉛鈣體系合金、低銻合金等相比,具有更好的耐腐蝕性能,這也意味著純鉛電池具有更長的使用壽命,但是由于純鉛或鉛錫合金材質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度較低,易于彎曲,加工難度大,因此需要使用高度自動(dòng)化的專用加工設(shè)備[10]。

圖2 鉛酸蓄電池分類

4.2 鋰電池

相較于傳統(tǒng)鉛酸蓄電池,鋰電池具有全生命周期免維護(hù)、續(xù)航能力更強(qiáng)、循環(huán)壽命更長、充電時(shí)間更短、工作溫度范圍更寬等特點(diǎn),在使用及回收過程中沒有鉛酸蓄電池的重金屬和酸污染等問題,綠色環(huán)保。

4.3 性能對(duì)比

不同類別動(dòng)力電池的性能對(duì)比見表3。其中,放電深度表示放電達(dá)到電池最大容量的百分比。

表3 動(dòng)力電池性能對(duì)比

5 電性能檢測

目前,越來越多的動(dòng)力電池檢測實(shí)驗(yàn)室成為中國合格評(píng)定國家認(rèn)可委員會(huì)認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室。動(dòng)力電池檢測后,需出具檢測報(bào)告,這就要求檢測人員具有較高的數(shù)據(jù)處理能力,如數(shù)值修約、不確定度分析、偏離度分析等[11]。

動(dòng)力電池一般通過中國合格評(píng)定國家認(rèn)可委員會(huì)認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電性能檢測,使用專用電池充放電設(shè)備。這一設(shè)備具有恒電流充放電、恒功率充放電、恒電壓充放電等功能,可實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)和繪制曲線。設(shè)備內(nèi)部集成了恒流源和電子負(fù)載,能夠根據(jù)實(shí)時(shí)需求輸出相應(yīng)的電流值。

動(dòng)力電池電性能檢測原始記錄應(yīng)當(dāng)及時(shí)、準(zhǔn)確、完整、客觀,要能反映現(xiàn)場試驗(yàn)狀態(tài)的全部信息,并具備再現(xiàn)性。應(yīng)詳細(xì)記錄樣品檢測前后的關(guān)鍵參數(shù),如電池尺寸、質(zhì)量、外形、測試工裝,并保存相關(guān)視頻資料,確保檢測數(shù)據(jù)可追溯。對(duì)可能影響檢測結(jié)果的試驗(yàn)環(huán)境條件,包括溫濕度等,應(yīng)同時(shí)進(jìn)行記錄。具體檢測項(xiàng)目可以參考GB/T 32620.1—2016標(biāo)準(zhǔn)。

6 工況性能測試

在高空作業(yè)平臺(tái)動(dòng)力電池電性能檢測的基礎(chǔ)上,對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行工況性能測試,以驗(yàn)證動(dòng)力電池在特定工況下的動(dòng)力性能。以剪叉式移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)為例,行業(yè)內(nèi)主要的工況性能測試有升降循環(huán)測試和赫德循環(huán)測試。

6.1 升降循環(huán)測試

試驗(yàn)環(huán)境溫度為20～30 ℃,試驗(yàn)場地路面應(yīng)平坦。試驗(yàn)時(shí),載荷為額定載荷,先上升至最大高度,然后下降到底,完成一個(gè)操作循環(huán),記錄測試數(shù)據(jù)。在相同車型、相同標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)比升降次數(shù),檢驗(yàn)電池動(dòng)力性能。

6.2 赫德循環(huán)測試

試驗(yàn)環(huán)境溫度為20～30 ℃,試驗(yàn)場地路面應(yīng)平坦。試驗(yàn)時(shí),載荷為額定載荷,步驟如下:① 從起點(diǎn)處以最大速度直線前進(jìn)至距離起點(diǎn)30 m的終點(diǎn)處;② 上升至最大高度;③ 整車回轉(zhuǎn)90°,再轉(zhuǎn)回原位;④ 下降至距地面3 m左右高度;⑤ 以最大速度直線返回起點(diǎn)處;⑥ 下降到底。完成一個(gè)操作循環(huán)后記錄測試數(shù)據(jù),在相同車型、相同標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)比循環(huán)次數(shù),檢驗(yàn)電池的動(dòng)力性能。赫德循環(huán)測試如圖3所示。

圖3 赫德循環(huán)測試

某剪叉式移動(dòng)式高空作業(yè)平臺(tái)赫德循環(huán)測試條件下動(dòng)力電池組放電特性曲線如圖4所示。本次測試共計(jì)完成45次赫德循環(huán),行走時(shí)放電電流約為30 A,升降時(shí)最大放電電流平均約為140 A。在動(dòng)力電池電性能檢測時(shí),也可以以此為參照設(shè)定放電曲線,進(jìn)行電池組電容量檢測。

圖4 赫德循環(huán)測試動(dòng)力電池組放電特性曲線

7 結(jié)束語

筆者對(duì)高空作業(yè)平臺(tái)動(dòng)力電池進(jìn)行了研究。高空作業(yè)平臺(tái)相對(duì)于電動(dòng)汽車、電動(dòng)叉車而言,保有量還相對(duì)較小,本土電池企業(yè)還不太重視。隨著高空作業(yè)平臺(tái)在國內(nèi)的持續(xù)發(fā)展,未來會(huì)有更多的本土電池企業(yè)選擇進(jìn)入這一領(lǐng)域。本土電池企業(yè)應(yīng)從電池品質(zhì)、成本、技術(shù)、安全等多維度細(xì)分市場,形成獨(dú)特的服務(wù)路徑與客戶黏性。在動(dòng)力電池品質(zhì)方面,在做好電池電性能檢測的同時(shí),應(yīng)考慮高空作業(yè)平臺(tái)的使用工況,配合放電特性,匹配生產(chǎn)出更適合的動(dòng)力電池。