С учетом старения общества и растущих потребностей в передвижении людей с ограниченными возможностями, электрические инвалидные коляски, как основные средства передвижения, полагаются на аккумуляторы в качестве основного источника питания. Производительность этих аккумуляторов напрямую влияет на пользовательский опыт. В настоящее время литиевые и свинцово-кислотные аккумуляторы являются двумя наиболее распространенными типами аккумуляторов в электрических инвалидных колясках. Они демонстрируют значительные различия в плотности энергии, выносливости, сроке службы, безопасности и других аспектах, которые определяют их пригодность для различных сценариев применения в электрических инвалидных колясках.
1. Плотность энергии и портативность
Литиевые аккумуляторы имеют значительное преимущество в плотности энергии. Например, распространенные литий-железо-фосфатные аккумуляторы могут достигать плотности энергии 130 - 160 Втч/кг, в то время как у свинцово-кислотных аккумуляторов она составляет всего 30 - 50 Втч/кг. Эта разница в плотности энергии означает, что для одинаковых требований к мощности литиевые аккумуляторы меньше по размеру и легче по весу. Возьмем в качестве примера электрическую инвалидную коляску, оснащенную аккумулятором 24 Ач. Если используется свинцово-кислотный аккумулятор, он может весить до 15 - 20 кг, в то время как литиевый аккумулятор той же емкости может снизить вес до 3 - 5 кг. Для пользователей, которым часто нужно складывать и переносить свои электрические инвалидные коляски, например, при поездках на автомобиле или самолете, легкость литиевых аккумуляторов значительно повышает портативность и облегчает нагрузку на пользователей и их опекунов при обращении. Кроме того, меньший размер литиевых аккумуляторов позволяет более гибко размещать их внутри электрической инвалидной коляски, способствуя оптимизации общей конструкции инвалидной коляски.
2. Выносливость
С точки зрения выносливости, литиевые аккумуляторы могут обеспечивать более устойчивое питание для электрических инвалидных колясок благодаря своей высокой плотности энергии. Как правило, для литиевых и свинцово-кислотных аккумуляторов одинаковой емкости дальность хода электрической инвалидной коляски, работающей от литиевого аккумулятора, может быть увеличена на 30% - 50%. Например, когда электрическая инвалидная коляска оснащена свинцово-кислотным аккумулятором 48 В/12 Ач, ее дальность хода составляет примерно 20 - 25 километров. Однако после замены его литиевым аккумулятором того же напряжения и емкости дальность хода может достигать 28 - 35 километров. Для пользователей, которым необходимо выходить на улицу на длительные периоды времени, например, для посещения общественных мероприятий или парков, большая выносливость литиевых аккумуляторов уменьшает неловкость из-за разрядки аккумулятора в пути и повышает удобство и автономность передвижения.
3. Срок службы и затраты на техническое обслуживание
Литиевые аккумуляторы, как правило, имеют более длительный срок службы. Количество циклов зарядки-разрядки обычных литий-ионных аккумуляторов может достигать 500 - 1000 раз, а некоторые высокопроизводительные литий-железо-фосфатные аккумуляторы могут даже превышать 2000 циклов. Напротив, срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов обычно составляет всего 200 - 300 раз. Предполагая, что пользователь электрической инвалидной коляски заряжает и разряжает аккумулятор один раз в день, литиевый аккумулятор, возможно, потребуется заменить только через 3 - 5 лет, в то время как свинцово-кислотный аккумулятор, возможно, потребуется заменять каждые 1 - 2 года. Частая замена аккумуляторов не только увеличивает экономические затраты - свинцово-кислотный аккумулятор 48 В/12 Ач стоит около 300 - 500 юаней, в то время как литиевый аккумулятор стоит дороже, около 1000 - 2000 юаней - но, учитывая цикл замены, долгосрочная совокупная стоимость литиевых аккумуляторов на самом деле ниже. Кроме того, свинцово-кислотные аккумуляторы требуют регулярного осмотра и пополнения электролита во время использования, что довольно громоздко. Литиевые аккумуляторы, с другой стороны, в основном не требуют обслуживания, что еще больше снижает эксплуатационные расходы и эксплуатационную нагрузку на пользователей.
4. Безопасность
Литиевые и свинцово-кислотные аккумуляторы имеют свои собственные характеристики безопасности. Литиевые аккумуляторы не содержат вредных тяжелых металлов, таких как свинец, ртуть и кадмий, что приводит к меньшему загрязнению окружающей среды во время производства, использования и утилизации. Однако литиевые аккумуляторы представляют риски для безопасности, такие как пожар и взрыв в случаях перезарядки, чрезмерной разрядки или короткого замыкания. Тем не менее, с непрерывным развитием технологии системы управления батареями (BMS), передовые BMS могут отслеживать такие параметры, как напряжение, ток и температура аккумулятора в режиме реального времени. При обнаружении нештатных условий принимаются немедленные защитные меры, такие как отключение цепи или регулировка зарядного тока, для эффективного снижения рисков для безопасности. Хотя свинцово-кислотные аккумуляторы с меньшей вероятностью вызовут серьезные пожары или взрывы, их производственный процесс потребляет большое количество свинца. При неправильной утилизации после выброса тяжелые металлы, такие как свинец, могут вызвать серьезное загрязнение почвы и водных источников. Кроме того, электролит свинцово-кислотных аккумуляторов является коррозионным и может нанести вред людям и окружающей среде в случае утечки.
5. Стоимость
В настоящее время первоначальная стоимость покупки литиевых аккумуляторов значительно выше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов. Например, аккумулятор 48 В/12 Ач стоит 300 - 500 юаней, в то время как литиевый аккумулятор стоит 1000 - 2000 юаней. Это делает свинцово-кислотные аккумуляторы более привлекательными для пользователей, чувствительных к цене. Однако, как упоминалось ранее, учитывая длительный срок службы и низкие затраты на техническое обслуживание литиевых аккумуляторов, их совокупная стоимость более конкурентоспособна с точки зрения долгосрочного использования.
6. Адаптация к практическим сценариям применения
Основываясь на вышеуказанных характеристиках, литиевые аккумуляторы больше подходят для пользователей, у которых высокие требования к портативности, выносливости и сроку службы и у которых относительно достаточный бюджет, например, для пользователей электрических инвалидных колясок, которые часто путешествуют или часто участвуют в общественных мероприятиях. С другой стороны, свинцово-кислотные аккумуляторы больше подходят для пользователей, которые чувствительны к цене, имеют низкую частоту использования и небольшой диапазон активности, благодаря их более низкой первоначальной стоимости. Например, пожилой человек, который в основном остается дома и только изредка передвигается по окрестностям, может удовлетворить свои основные потребности с помощью электрической инвалидной коляски, работающей от свинцово-кислотного аккумулятора. Однако для молодого человека с ограниченными возможностями, который часто участвует в активном отдыхе и ценит удобство путешествий, электрическая инвалидная коляска с литиевым аккумулятором является лучшим выбором.
Литиевые и свинцово-кислотные аккумуляторы имеют свои преимущества и недостатки при применении в электрических инвалидных колясках. С непрерывным развитием литиевых аккумуляторных технологий и постепенным снижением затрат ожидается, что литиевые аккумуляторы будут играть более доминирующую роль в области электрических инвалидных колясок в будущем, обеспечивая пользователям более качественный, эффективный и экологически чистый опыт путешествий.