Auswahl des Batteriemanagementsystems (BMS) für Lithium-Batterien von Gabelstaplern: Regeneratives Bremsen, Schnellladung und Mehrschichtbetrieb

Wo dieser Artikel an die Architekturberichterstattung anknüpft

Falls Sie noch prüfen, warum Gabelstapleranwendungen eine dedizierte BMS-Architektur anstelle eines generischen Hochstromgeräts benötigen, behandelt unser zugehöriger Artikel zur Gabelstapler-BMS-Architektur diese Frage. Dieser Artikel geht davon aus, dass diese Frage bereits geklärt ist, und konzentriert sich auf die Auswahl: Sobald die Architektur feststeht, bestimmen drei Beschaffungsfragen die konkrete Auswahl eines Gabelstapler-BMS.

Regeneratives Bremsen: Wie die Impulsrückgewinnung die BMS-Spezifikation beeinflusst

Wenn ein beladener Gabelstapler abbremst oder eine angehobene Last absenkt, speist die Motorsteuerung für einige Sekunden regenerativen Strom zurück in die Batterie. Diese Impulse können die Dauerstrombelastbarkeit des Batteriemanagementsystems (BMS) kurzzeitig – mitunter deutlich – überschreiten und treten im normalen Lagerbetrieb mehrmals pro Schicht auf.

Das Risiko bei einem für diese Aufgabe nicht spezifizierten Batteriemanagementsystem (BMS) besteht in der Auslösung des Überstromschutzes während normaler Bremsvorgänge.Das System trennt die Verbindung. Der Bediener erhält Warnungen oder es kommt zu Systemausfällen. Mit der Zeit überlastet die wiederholte Auslösung des Schutzmechanismus die Komponenten des Gebäudeleitsystems über ihr vorgesehenes Belastungsprofil hinaus.

Zwei praktische Hinweise für die RFQ-Phase (Angebotsanfrage):

• Erfragen Sie beim Lieferanten das Verhalten des Gebäudeautomationssystems (BMS) während der Regenerationsimpulse.Nicht nur die Dauerstrombelastbarkeit ist entscheidend. Zwei Dinge sind hier wichtig: Wie der Überstromschutz in Laderichtung kurze Rekuperationsimpulse von anhaltenden Überstromereignissen unterscheidet, die tatsächlich eine Abschaltung erfordern, und wie das Batteriemanagementsystem (BMS) den verfügbaren Ladestrom an die Motorsteuerung meldet, damit die Rekuperation begrenzt werden kann, wenn der Akku nahe am Vollladepunkt nur noch geringe Reserve hat.
• Bitten Sie den Lieferanten der Motorsteuerung, das Rekuperationsstromprofil Ihres Gabelstaplers zu ermitteln.— Spitzenamplitude, Dauer, Frequenz. Dies sind die Angaben, die der BMS-Lieferant benötigt, um die Spezifikation zu bestätigen, nicht allgemeine Aussagen zur Rückgewinnungsunterstützung.

Schnellladen im Gabelstaplerbetrieb: Was das Batteriemanagementsystem aushalten muss

Schnellladen konzentriert Stromstärke und Wärmelast auf einen kürzeren Zeitraum als das Laden über Nacht. Bei einem Gabelstaplerakku, der während einer 15- bis 20-minütigen Mittagspause von 30 auf 80 Prozent Ladezustand aufgeladen wird, kann die durchschnittliche Stromstärke – abhängig von der Laderate über Nacht – um ein Vielfaches höher sein.

Die in der BMS-Firmware festgelegten Ladestromgrenzen sollten dem entsprechen, was Ladegerät und Akku tatsächlich aufnehmen können: Eine zu hohe Einstellung der Grenze birgt das Risiko von Zellschäden, während eine zu niedrige Einstellung den Ladevorgang verlangsamt und die durch das Schnellladen zu erzielende Zeitersparnis zunichtemacht.

Zwei-Schicht- versus Drei-Schicht-Betrieb: Warum sie nicht dasselbe sind (Gebäudemanagementsystem)

Ein Gabelstapler im Einschichtbetrieb ist acht Stunden in Betrieb und wird anschließend über Nacht aufgeladen – ein ähnlicher Arbeitszyklus wie bei einem schweren Pendlerfahrzeug. Im Zweischichtbetrieb verdoppelt sich die tägliche Betriebsfrequenz annähernd, wobei zwischen den Schichten während der Mittagspause zusätzlich aufgeladen wird. Im Dreischichtbetrieb wird der Stapler dreimal täglich mit kürzeren Ruhezeiten eingesetzt, wobei häufig auf Zwischenladungen während der Pausen zurückgegriffen wird.

Mit der Schichtintensität ändern sich zwei Dinge:

• Die Zelldrift akkumuliert sich schneller.Die Zyklusfrequenz, die passives Balancing mit 100 mA während der Ladephase korrigieren kann, reicht nicht mehr aus, wenn sich diese Phasen verkürzen und die Zyklen zunehmen. Aktives Balancing spielt seine Stärken im Mehrschichtbetrieb aus – wobei die Vorteile von der Zellpaarungsqualität, dem Akkupack-Design und dem Ladeverhalten abhängen.
• Die thermische Erholungszeit des BMS verkürzt sich.Im Dreischichtbetrieb beträgt das Kühlfenster Stunden, nicht die im Datenblatt für den Prüfstandtest angenommene Nachtzeit. Geben Sie den Dauerstrom anhand des tatsächlichen Ruhestromprofils an, nicht anhand der Nennleistung des Prüfstands.

Das richtige BMS für Zweischichtbetrieb ist oft nicht das richtige BMS für Dreischichtbetrieb. Geben Sie den Arbeitszyklus an, nicht nur den Gabelstaplertyp.

Kommunikationsschnittstellen für die Integration von Industriefahrzeugen

Die Kommunikation der Batteriemanagementsysteme (BMS) von Gabelstaplern erfolgt typischerweise über CAN zur Integration in die Fahrzeugsteuerung – Ladezustand, verfügbarer Strom, Fehlerflags und Schutzereignisse werden erfasst. RS485 ist gängig für Flottenmanagement- und Host-PC-Überwachungssysteme, die den Zustand der Akkus in mehreren Gabelstaplern überwachen. Bluetooth wird üblicherweise für die Diagnose einzelner Akkus verwendet.

Spezifikationsökonomie: Wo investieren, wo Überspezifikation vermieden werden sollte?

Die Wirtschaftlichkeit von Gabelstaplerflotten macht die Spezifikation von Gebäudeleitsystemen zu einem wichtigen Kostenfaktor. Folgende Muster sollten beachtet werden:

Wo man investieren sollte:

• Dauerstrombelastbarkeit mit thermischer Reserve für Ihre tatsächliche Umgebung und den Betriebszyklus— nicht die im Labor getestete Schlagzeile, die ideale Bedingungen voraussetzt.
• Regenerationspulstoleranz— Die BMS-Schutzlogik, die Bremsvorgänge ohne Fehlauslösungen abwickelt, sorgt dafür, dass der Gabelstapler über alle Schichten hinweg produktiv bleibt.
• Aktive Auswuchtung für wirklich hochbelastete Mehrschichtbetriebe— wenn die Zyklusfrequenz das übersteigt, was durch passives Auswuchten korrigiert werden kann

Wo man nicht zu viele Spezifikationen wählen sollte:

• Aktive Auswuchtung für leichte Einschichtbetriebe— Die passive Lastverteilung passt sich dem Arbeitszyklus an und verursacht die geringsten Kosten.
• Höhere Stromstärken als vom Motorregler und Schnellladeprofil tatsächlich benötigt werden— Die Bezahlung ungenutzter Kapazität bedeutet Kosten ohne Nutzen.
• Kommunikationsfunktionen, die Ihr Flottenmanagementsystem tatsächlich nicht nutzt— Bluetooth- oder Host-PC-Überwachungsfunktionen, die in den technischen Daten gut aussehen, aber im Betrieb keine Verbindung herstellen

Ein Hochstrom-Gabelstapler-BMS ist physisch größer als eine Plattform für niedrigere Ströme, weil die thermischen und strukturellen Anforderungen tatsächlich unterschiedlich sind – und nicht, weil das Datenblatt aufgebläht ist.Die Spezifikationen müssen dem tatsächlichen Belastungsprofil entsprechen.

DALY-Produktpalette für Lithium-Projekte mit Gabelstaplern

Das BMS-Portfolio von DALY für Gabelstapler ist derzeit in drei Stufen unterteilt, die gängigen Plattformen für Industriefahrzeuge entsprechen:

Für Anwendungen mit hohem Stromverbrauch bei Gabelstaplern, die einen aktiven Lastausgleich erfordern, kann die D-Serie mit einem externen aktiven Lastausgleichsmodul kombiniert werden, anstatt sich auf den integrierten passiven 100-mA-Lastausgleich des BMS selbst zu verlassen.Bei Systemen mit geringerem Stromverbrauch, die eine aktive Strombalance erfordern, integrieren die Varianten TM und TS die 1-A-Strombalance direkt. Die Wahl zwischen diesen beiden Ansätzen erfolgt in Absprache mit dem Entwicklungsteam auf Projektebene.

Der Dauerstrom bei den spezifischen Umgebungsbedingungen Ihres Lagers, dem Kühlverfahren und dem Arbeitszyklus wird in technischen Vorgesprächen vor der Angebotsanfrage bestätigt und nicht aus einem Datenblatt mit Prüfstandsdaten entnommen.

→ DALY Hochstrom-BMS-Reihe:https://www.dalybms.com/high-current-bms-products/

→ DALY-Produkte für aktiven Ausgleich:https://www.dalybms.com/active-balancing-products/

→ DALY externe aktive Balancer-Module:https://www.dalybms.com/active-balancer/

Häufig gestellte Fragen

Q1Warum benötigt die regenerative Bremsung eine andere BMS-Spezifikation?

Die regenerative Bremsung erzeugt kurzzeitige Rückstromimpulse, die die Dauerstrombelastbarkeit des Batteriemanagementsystems (BMS) überschreiten können. Ein BMS, das nicht für die Rekuperation von Gabelstaplern ausgelegt ist, riskiert, dass der Schutz während normaler Bremsvorgänge auslöst, wodurch die Batterie getrennt und das Fahrzeug zum Stillstand gebracht wird. Die entscheidende Frage für den Lieferanten ist, wie die Schutzlogik des BMS kurze Rekuperationsimpulse von anhaltenden Überstromereignissen unterscheidet, die eine Trennung erforderlich machen.

Q2Kann ein Standard-Hochstrom-Batteriemanagementsystem (BMS) das Schnellladen von Gabelstaplern bewältigen?

Das hängt von den spezifischen Spezifikationen und Ihrem Schnellladeprofil ab. Beim Schnellladen konzentrieren sich Stromstärke und Wärmelast auf kürzere Zeiträume. Daher muss die Dauerstromstärke des Batteriemanagementsystems (BMS) die Wärmeentwicklung berücksichtigen und nicht nur den Durchschnittsstrom. Bitten Sie Ihre Lieferanten, die Dauerstromstärke bei Ihrer tatsächlichen Schnellladerate und Lagertemperatur zu bestätigen.

Q3Ist das BMS für den Zweischichtbetrieb dasselbe wie für den Dreischichtbetrieb?

Nicht unbedingt. Im Dreischichtbetrieb werden die Akkus häufiger mit kürzeren Ruhezeiten betrieben, was die Zellendrift beschleunigt und die thermische Erholungszeit des Batteriemanagementsystems (BMS) verkürzt. Der Wert des aktiven Ausgleichs steigt mit der Zyklusfrequenz, und die Dauerstrombelastbarkeit sollte anhand des tatsächlichen Ruheprofils und nicht anhand der Ruhezeit im Prüfstand ermittelt werden. Geben Sie den Betriebszyklus an, nicht nur den Gabelstaplertyp.

Q4Bestimmt die Spannung des Gabelstaplers die Auswahl des Gebäudeleitsystems?

Die Spannung ist nur ein Teil der Spezifikation – sie bestimmt die Zellenzahl und die Schutzschwellenwerte, jedoch nicht die Dauerstrombelastbarkeit, das Regenerationsverhalten oder das Ausgleichsverfahren. Die DALY D-Serie unterstützt beispielsweise Zellenzahlen von 8S bis 32S und deckt damit gängige Spannungsplattformen für Gabelstapler von 24 V bis 96 V ab, abhängig von der Zellchemie und dem Systemdesign. Die passende Variante innerhalb dieses Bereichs hängt jedoch ebenso sehr vom Betriebszyklus und dem Stromprofil wie von der Spannung ab.

Q5Ist bei der D-Serie ein aktiver Lastausgleich integriert, oder benötigen wir einen separaten aktiven Lastausgleicher?

Die D-Serie bietet standardmäßig passives Balancing mit 100 mA. Für Gabelstapler, die aktives Balancing im Strombereich von 400–800 A benötigen, sollte die D-Serie mit einem externen aktiven Balancer-Modul kombiniert werden, da aktives Balancing nicht im selben Gehäuse integriert ist. Bei niedrigeren Strömen (150–400 A) integrieren die Varianten Mini-Red™ und TS ein aktives Balancing mit 1 A direkt.

Über DALY

DALY entwickelt und fertigt Lithium-Batteriemanagementsysteme für OEMs, Akkupackhersteller und Systemintegratoren für Nutzfahrzeuge. Die Produkte werden in über 130 Ländern eingesetzt. Das 2015 gegründete Unternehmen DALY ist nach ISO 9001 und ISO 14001 zertifiziert und erfüllt die CE- und RoHS-Richtlinien. Die Produktlinien für Hochstrom- und Energiespeicherbatterien sind, wo zutreffend, UL-zertifiziert. Die Dokumentation zur Unterstützung der Systemzertifizierung wird bereitgestellt.

Auswahl eines Batteriemanagementsystems für ein Lithium-Projekt mit Gabelstaplern?

Wenn Sie sich in der Auswahlphase für ein Lithium-Batteriepaket für Gabelstapler befinden, arbeitet das DALY-Ingenieurteam mit Ihnen an der Analyse von Betriebszyklus, Regenerationsprofil, Schnellladeanforderungen und Fahrzeugintegration, anstatt sich auf ein generisches Datenblatt zu stützen.

• Gabelstaplertyp, Motorleistung, Spannungsplattform, Schichtprofil, Schnellladerate, Fahrzeugsteuerungsprotokoll teilen
• Fordern Sie gegebenenfalls die Spezifikation der D-Serie und eine Diskussion über die Konfiguration des aktiven Lastausgleichs an.
• E-Mail: dalybms@dalyelec.com / kittyxu@dalyelec.com
• Telefon:Kitty +86 137 1199 6792 / Selina +86 132 1520 1813
• WhatsApp:+86 188 2453 6816 / +86 137 1199 6792

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