Система управления батареями (BMS), безупречно работающая в электровелосипеде или автодоме, может выйти из строя в вилочном погрузчике — не потому, что это плохая система BMS, а потому, что режимы работы вилочного погрузчика предъявляют требования, которые стандартные литиевые батареи никогда не предъявляют. Постоянные высокие токи, скачки напряжения при рекуперативном торможении, круглосуточная многосменная работа и интеграция с системой управления погрузчиком — все это выводит систему управления батареями на уровень, для которого большинство универсальных конструкций никогда не были предназначены.

Именно поэтому для литий-ионных аккумуляторных систем вилочных погрузчиков обычно требуется иная архитектура BMS, чем для стандартных маломощных литий-ионных систем. В этом руководстве объясняется, что делает режимы работы вилочных погрузчиков особенными, и как эти инженерные требования преобразуются в конкретные требования к BMS.

Чем отличаются рабочие циклы вилочных погрузчиков?

Восемь характеристик работы вилочного погрузчика предъявляют разные требования к системе управления кузовом (BMS). Вместе они объясняют, почему вилочному погрузчику необходима специально разработанная архитектура, а не переделанная промышленная панель:

Три основных причины поломки систем управления батареями общего назначения.

1Постоянный ток, а не пиковый.

Средний ток потребления вилочного погрузчика за смену может составлять 150 А, но он должен выдерживать более высокие нагрузки при начале подъема. Ошибка заключается в выборе системы управления батареей (BMS) с учетом среднего тока — плата, рассчитанная на ток, близкий к среднему, будет сильно нагреваться и терять мощность при длительной нагрузке. BMS для вилочных погрузчиков должна быть рассчитана на длительный высокий ток с запасом по мощности, а корпус должен рассеивать выделяемое тепло в течение всей смены.

2Интеграция нескольких контроллеров

Современный вилочный погрузчик с литиевой батареей может связывать систему управления батареей (BMS) с контроллером движения, дисплеем и зарядным устройством или телематическим блоком. В тех случаях, когда BMS должна взаимодействовать с несколькими из этих устройств одновременно и независимо, дополнительные каналы связи могут упростить архитектуру и уменьшить сложность мультиплексирования протоколов через единый общий интерфейс. Необходимое количество каналов зависит от конструкции системы — во многих вилочных погрузчиках в качестве основной шины используется CAN, а для обслуживания или отображения информации — UART.

3Термостойкость при смене смен

Многосменная работа означает, что аккумуляторная батарея редко полностью охлаждается между циклами. В сочетании с возможностью подзарядки это делает управление температурным режимом — а не просто тепловую защиту — ключевым требованием. Система управления батареей (BMS) должна непрерывно контролировать температуру, а оборудование должно быть сконструировано таким образом, чтобы отводить тепло при постоянной нагрузке.

Как эти требования воплощаются в архитектуре системы управления зданием (BMS)

Как только становятся ясны потребности в погрузчиках, следует разработка архитектуры. На практике парки погрузчиков охватывают широкий диапазон нагрузок, поэтому линия BMS для погрузчиков обычно подразделяется по текущему состоянию и режиму работы:

От лёгкого до среднегоВилочные погрузчики 200-400А

Грузовые автомобили класса III, узкопроходные и комплектовочные погрузчики, а также более легкие погрузчики класса I работают в диапазоне 200-400 А в непрерывном режиме. Компания DALY предлагает для этого мини-Red AM (200 А) и AS (250/300/400 А); для автопарков с высокой интенсивностью работы в многосменном режиме, где дрейф ячеек является проблемой, варианты активной балансировки TM (200 А) / TS (250-400 А) обеспечивают активную балансировку на 1000 мА. Производительность балансировки в процессе эксплуатации зависит от конфигурации системы — размера батареи, стабильности ячеек, температурного разброса и диапазона SOC — поэтому данные для конкретной конфигурации можно получить у инженерной группы по запросу. AM/AS обеспечивают UART x2; TM/TS обеспечивают UART x1; все модели включают RS485 и CAN.

ТяжелыйВилочные погрузчики и строительная техника 400-800А

Противовесные погрузчики класса I, работающие с тяжелой строительной техникой, требуют высокого непрерывного тока. Серия D от DALY разработана именно для этого класса: диапазон непрерывного тока 400-800 А, 8/15/16/26/30/32S LFP-корпусы, охватывающие диапазон напряжения от 24 В до 96 В и выше, а также UART x3 + RS485 + CAN для подключения контроллера двигателя, дисплея и зарядного устройства/телематики. Номинальный непрерывный ток зависит от тепловых условий, воздушного потока и конструкции корпуса, поэтому допустимый номинальный ток для конкретной установки следует подтвердить с учетом условий охлаждения и температуры окружающей среды совместно с инженерной группой. Промышленный корпус обеспечивает необходимый объем радиатора и механическое усиление, требуемые для длительной работы в тяжелых условиях и промышленной вибрации; ограничение параллельного тока составляет 2 А.

Диапазон напряжения и конфигурации

Системы вилочных погрузчиков работают в широком диапазоне напряжений в зависимости от класса и региона:

Распространенные архитектурные ошибки при выборе системы управления зданием (BMS) для вилочных погрузчиков.

• Расчет размеров производится для средней нагрузки, а не для постоянной.— Совет директоров снижает оплату за работу в середине смены при выполнении реальных обязанностей.
• Использование BMS с одним UART для интеграции нескольких подсистем— Мультиплексирование протоколов между контроллером, дисплеем и телематикой создает точки отказа.
• Рассматривать рекуперативное торможение как нечто второстепенное— Двунаправленный ток должен учитываться при проектировании, а не предполагаться.
• Игнорирование потребностей в балансе возможностей и стимулирование роста— Высокочастотная частичная зарядка вызывает дрейф характеристик элементов, с которым пассивная балансировка может не справиться.

Часто задаваемые вопросы

Q1Может ли одно семейство систем управления зданием (BMS) охватывать как самоходные тележки класса III, так и большегрузные автомобили класса I?

Да, благодаря двухуровневой архитектуре. Mini-Red AM/AS рассчитан на ток 200-400 А (от портативных устройств класса III до более легких устройств класса I), а серия D — на 400-800 А (от тяжелых противовесных устройств класса I до строительной техники). Это позволяет производителю закупать весь спектр устройств из одного семейства BMS.

Q2Почему система управления вилочным погрузчиком весит намного больше, чем стандартная доска?

В платах серии D используется более крупный корпус, чем в стандартных платах, поскольку для высоких непрерывных токов требуется больший объем радиатора для рассеивания тепла, а для тяжелых промышленных условий эксплуатации необходимо механическое усиление, защищающее от вибрации и ударов. Размер отражает тепловые и конструктивные особенности, необходимые для данной задачи, а не является самоцелью; при выборе следует учитывать тепловые и вибрационные характеристики вашей установки, которые могут быть подробно описаны нашей инженерной командой.

Q3Нужна ли литиевая погрузчикная система связи CAN?

В большинстве современных вилочных погрузчиков — да. Система управления зданием (BMS) передает информацию о состоянии контроллеру движения, а часто и на дисплей и зарядное устройство. Тяжелые погрузчики с несколькими подсистемами выигрывают от использования нескольких каналов (серия D обеспечивает UART x3, а также RS485 и CAN), что позволяет избежать мультиплексирования одного интерфейса между несколькими системами.

Q4Какие сертификаты необходимы для литий-ионных аккумуляторов для вилочных погрузчиков?

Стандарты соответствия включают CE, RoHS, FCC и EAC. Стандарты безопасности для промышленных грузовиков, такие как UL 2580 и EN 1175, сертифицируют всю аккумуляторную систему или транспортное средство в целом, а не только систему управления батареей (BMS) в отрыве от других компонентов; для OEM-проектов, ориентированных на эти стандарты, DALY предоставляет подтверждающую документацию и инженерную поддержку на уровне аккумуляторного блока. Уточните конкретные требования для вашего целевого рынка у инженерной группы.

О программе DALY

Компания DALY разрабатывает и производит системы управления литий-ионными батареями для OEM-производителей, производителей аккумуляторных блоков и интеграторов, продукция которой используется более чем в 130 странах. Основанная в 2015 году, компания DALY работает в соответствии со стандартами ISO 9001 / ISO 14001, а также соответствует требованиям CE и RoHS; продукция серии R разработана в соответствии со стандартами UL, а линейка систем хранения энергии имеет сертификат UL на уровне компонентов. Для применения в вилочных погрузчиках и погрузочно-разгрузочной технике линейки Mini-Red и D от DALY охватывают диапазон токов от 200 А до 800 А в рамках одного семейства продуктов.

Разрабатываете или переоборудуете аккумуляторную систему для вилочного погрузчика?

Если вы занимаетесь производством литий-ионных аккумуляторных батарей для вилочных погрузчиков или переводите парк техники с свинцово-кислотных батарей, команда инженеров DALY поможет подобрать архитектуру системы управления батареей (BMS) в соответствии с вашим режимом работы — непрерывным током, каналами связи, стратегией балансировки и тепловым режимом.

• Укажите класс вашего вилочного погрузчика, напряжение системы, постоянный ток и потребности в интеграции.
• Электронная почта:dalybms@dalyelec.com

Страница продукта High Current BMS:https://www.dalybms.com/high-current-bms-products/