Ein Batteriemanagementsystem (BMS), das in einem E-Bike oder Wohnmobil einwandfrei funktioniert, kann in einem Gabelstapler versagen – nicht weil es ein schlechtes BMS ist, sondern weil die Einsatzzyklen von Gabelstaplern Anforderungen stellen, die Standard-Lithium-Anwendungen nie erreichen. Kontinuierlich hoher Strom, regenerative Bremsvorgänge, Mehrschichtbetrieb rund um die Uhr und die Integration in das Steuerungssystem des Staplers fordern das Batteriemanagementsystem in Bereichen, für die die meisten Standardlösungen nie ausgelegt waren.

Aus diesem Grund benötigen Lithium-Batteriesysteme für Gabelstapler in der Regel eine andere BMS-Architektur als Standard-Lithium-Anwendungen mit geringem Stromverbrauch. Dieser Leitfaden erläutert die Besonderheiten der Einsatzzyklen von Gabelstaplern und wie sich diese technischen Anforderungen in spezifische BMS-Anforderungen übersetzen.

Was unterscheidet die Arbeitszyklen von Gabelstaplern?

Acht Merkmale des Gabelstaplerbetriebs stellen jeweils spezifische Anforderungen an das BMS. Zusammen erklären sie, warum ein Gabelstapler eine speziell entwickelte Architektur benötigt und keine umfunktionierte allgemeine Industrieplatine:

Die drei Anforderungen, die universelle Gebäudeleittechnik zum Scheitern bringen

1Dauerstrom, nicht Spitzenstrom.

Ein Gabelstapler verbraucht im Durchschnitt 150 A pro Schicht, muss aber beim Anfahren höhere Stromstärken bewältigen. Der Fehler liegt darin, das Batteriemanagementsystem (BMS) auf den Durchschnittsstrom zu dimensionieren – eine Platine, die nur für den durchschnittlichen Strom ausgelegt ist, wird heiß und reduziert ihre Leistung unter Dauerlast. Das BMS für Gabelstapler muss für dauerhaft hohe Ströme mit ausreichender Reserve ausgelegt sein, und das Gehäuse muss die entstehende Wärme über eine ganze Schicht abführen können.

2Integration mehrerer Controller

Ein moderner Lithium-Gabelstapler kann das Batteriemanagementsystem (BMS) mit dem Bewegungscontroller, dem Display und einem Ladegerät oder einer Telematikeinheit verbinden. Wenn das BMS mit mehreren dieser Komponenten gleichzeitig und unabhängig kommunizieren muss, können zusätzliche Kommunikationskanäle die Architektur vereinfachen und die Komplexität des Protokollmultiplexings über eine einzige gemeinsame Schnittstelle reduzieren. Die Anzahl der benötigten Kanäle hängt vom Systemdesign ab – viele Gabelstapler nutzen CAN als primären Bus mit UART für Service- oder Displayfunktionen.

3Thermische Stabilität über verschiedene Schichtzeiten hinweg

Der Mehrschichtbetrieb führt dazu, dass sich der Akku zwischen den Ladezyklen selten vollständig abkühlt. In Kombination mit dem Zwischenladen ist daher ein effektives Wärmemanagement – ​​nicht nur ein guter Wärmeschutz – unerlässlich. Das Batteriemanagementsystem (BMS) muss die Temperatur kontinuierlich überwachen, und die Hardware muss so ausgelegt sein, dass sie auch unter Dauerlast Wärme abführen kann.

Wie sich diese Anforderungen in der BMS-Architektur niederschlagen

Sobald die Anforderungen an die Gabelstapler klar sind, ergibt sich die Architektur. In der Praxis decken Gabelstaplerflotten ein breites Lastspektrum ab, daher ist eine Gabelstapler-BMS-Linie üblicherweise nach Stromstärke und Einsatzgebiet gestaffelt:

Leicht bis mittelGabelstapler der Leistungsklasse 200-400A

Flurförderzeuge der Klasse III, Schmalgang- und Kommissionierstapler sowie leichtere Stapler der Klasse I fallen in den Dauerstrombereich von 200–400 A. DALY deckt diesen Bereich mit den Mini-Red-Modellen AM (200 A) und AS (250/300/400 A) ab. Für Flotten mit hoher Auslastung im Mehrschichtbetrieb, bei denen Zelldrift ein Problem darstellt, bieten die aktiv-balancierten Varianten TM (200 A) und TS (250–400 A) eine aktive Strombilanzierung mit 1000 mA. Die Leistung der Strombilanzierung im Betrieb hängt von der Systemkonfiguration ab – Akkupackgröße, Zellkonsistenz, Temperaturverteilung und Ladezustandsfenster (SOC). Daten für eine spezifische Konfiguration sind auf Anfrage beim Entwicklungsteam erhältlich. AM/AS verfügen über zwei UART-Schnittstellen, TM/TS über eine UART-Schnittstelle; alle sind mit RS485 und CAN ausgestattet.

Schwer400-800A Gabelstapler und Baumaschinen

Von Gegengewichtsstaplern der Klasse I bis hin zu schweren Baumaschinen wird ein hoher Dauerstrom benötigt. Die D-Serie von DALY ist speziell für diese Anforderungen ausgelegt: ein Dauerstrombereich von 400–800 A, 8/15/16/26/30/32S LFP-Anschlüsse für 24 V bis über 96 V sowie UART x3 + RS485 + CAN zum Anschluss von Motorsteuerung, Display und Ladegerät/Telematik. Die Dauerstrombelastbarkeit hängt von den thermischen Bedingungen, der Luftzirkulation und der Gehäusekonstruktion ab. Daher sollte die für eine bestimmte Installation nutzbare Belastbarkeit in Abstimmung mit dem Entwicklungsteam unter Berücksichtigung der Kühlung und der Umgebungstemperatur vor Ort geprüft werden. Das Industriegehäuse bietet das erforderliche Kühlvolumen und die mechanische Verstärkung für dauerhafte hohe Beanspruchung und industrielle Vibrationen; die Strombegrenzung für Parallelschaltungen beträgt 2 A.

Spannungs- und Konfigurationsbereich

Die Spannungsbereiche von Gabelstaplern sind je nach Klasse und Region sehr breit gefächert:

Häufige Architekturfehler bei der Auswahl von BMS für Gabelstapler

• Dimensionierung für durchschnittliche Last, nicht für Dauerlast— Der Vorstand reduziert die Leistung während der Schicht unter realem Dienst
• Verwendung eines Single-UART-BMS für die Integration mehrerer Subsysteme— Protokollmultiplexierung zwischen Controller, Display und Telematiksystem erzeugt Fehlerquellen
• Die regenerative Bremsung als Nebensache behandeln— Bidirektionaler Strom muss konstruktionsbedingt berücksichtigt werden, nicht einfach vorausgesetzt werden.
• Die Bedürfnisse des Ausgleichs der Opportunitätskosten werden ignoriert— Hochfrequente Teilladung führt zu Zelldrift, die durch passives Balancing möglicherweise nicht ausgeglichen werden kann

Häufig gestellte Fragen

Q1Kann eine BMS-Familie sowohl Funkgeräte der Klasse III als auch schwere Lkw der Klasse I abdecken?

Ja, dank einer zweistufigen Architektur. Mini-Red AM/AS deckt 200–400 A ab (von Flurförderzeugen der Klasse III bis hin zu leichteren Stromkreisen der Klasse I), die D-Serie hingegen 400–800 A (von schweren Gegengewichtsgeneratoren der Klasse I bis hin zu Baumaschinen). Dadurch kann ein Hersteller die gesamte Produktpalette mit einer einzigen BMS-Familie abdecken.

Q2Warum wiegt ein schweres BMS für Gabelstapler so viel mehr als ein Standard-BMS?

Die D-Serie benötigt ein größeres Gehäuse als Standardplatinen, da der hohe Dauerstrom ein größeres Kühlkörpervolumen zur Wärmeableitung erfordert und die hohe Beanspruchung im industriellen Einsatz eine mechanische Verstärkung gegen Vibrationen und Stöße notwendig macht. Die Größe ist nicht an sich ein Ziel, sondern spiegelt die thermischen und strukturellen Anforderungen für diese Anwendung wider. Entscheidend für die Auswahl ist die thermische und Vibrationsfestigkeit in Ihrer Installation, die Ihnen unser Entwicklungsteam detailliert erläutern kann.

Q3Benötigt ein Lithium-Gabelstapler CAN-Kommunikation?

Bei den meisten modernen Gabelstaplern ist dies der Fall. Das Batteriemanagementsystem (BMS) meldet den Status an die Bewegungssteuerung und häufig auch an das Display und das Ladegerät. Schwere Stapler mit mehreren Subsystemen profitieren von mehreren Kanälen (die D-Serie bietet UART x3 sowie RS485 und CAN), um die Multiplexierung einer Schnittstelle für mehrere Systeme zu vermeiden.

Q4Welche Zertifizierungen sind für Lithium-Gabelstaplerbatterien relevant?

Die Einhaltung gängiger Normen umfasst CE, RoHS, FCC und EAC. Sicherheitsstandards für Flurförderzeuge wie UL 2580 und EN 1175 zertifizieren das komplette Batteriesystem bzw. Fahrzeug, nicht nur das Batteriemanagementsystem (BMS). Für OEM-Projekte, die diese Normen anstreben, bietet DALY die entsprechende Dokumentation und technische Unterstützung auf Packebene. Klären Sie die spezifischen Anforderungen Ihres Zielmarktes mit unserem Entwicklungsteam.

Über DALY

DALY entwickelt und fertigt Lithium-Batteriemanagementsysteme für OEMs, Akkupackhersteller und Systemintegratoren. Die Produkte werden in über 130 Ländern eingesetzt. Das 2015 gegründete Unternehmen DALY arbeitet nach ISO 9001 und ISO 14001 und erfüllt die CE- und RoHS-Richtlinien. Die Produkte der R-Serie entsprechen den UL-Standards, und die Energiespeicherprodukte sind auf Komponentenebene UL-zertifiziert. Für Gabelstapler und Materialtransportanwendungen bietet DALY mit der Mini-Red- und der D-Serie Ströme von 200 A bis 800 A aus einer einzigen Produktfamilie an.

Entwicklung oder Umrüstung eines Gabelstapler-Batteriesystems?

Wenn Sie Lithium-Akkus für Gabelstapler bauen oder eine Flotte von Blei-Säure-Akkus umrüsten, kann Ihnen das DALY-Ingenieurteam dabei helfen, die BMS-Architektur an Ihren Arbeitszyklus anzupassen – kontinuierlicher Strom, Kommunikationskanäle, Ausgleichsstrategie und thermisches Design.

• Teilen Sie uns Ihre Anforderungen an Gabelstaplerklasse, Systemspannung, Dauerstrom und Integration mit.
• E-Mail:dalybms@dalyelec.com

Produktseite für Hochstrom-BMS:https://www.dalybms.com/high-current-bms-products/