Lithium-Batterie-Optionen für Walkie-Palettenhubwagen

Walkie-Hubwagen werden häufig für den horizontalen Materialtransport in Lagern, Distributionszentren, Einzelhandelsbetrieben und Produktionsumgebungen eingesetzt. Da die Lithium-Ionen-Technologie bei Materialtransportgeräten immer mehr Verbreitung findet, ist die Auswahl der Batterien zu einem wichtigen Aspekt bei der Konstruktion von Hubwagen und beim Flottenmanagement geworden.

Bei vielen Mitgänger-Hubwagen, 24-V-Lithium-Batteriesysteme sind ein praktischer Ausgangspunkt. Kommerzielle Modelle auf dem Markt verwenden Konfigurationen wie 24 V, 20 Ah, 24 V, 36 Ah, 24 V, 78 Ah sowie Akkus mit höherer Kapazität, je nach Geräteauslegung und Betriebsanforderungen.

1. 24-V-LiFePO4-Akku

A 24-V-LiFePO4-Akku ist eine der Lithium-Optionen, die für Handhubwagen in Betracht kommen.

Ein typischer LiFePO₄-Akku kann wie folgt ausgelegt werden:

• 25,6 V Nennspannung
• Unterschiedliche Ah-Kapazitäten je nach Betriebsanforderungen
• Integriertes BMS
• Hohe Dauerausgabekapazität
• Integrierter Schutz vor Überladung, Tiefentladung, Überstrom und überhöhten Temperaturen
• Optionale CAN- oder RS485-Kommunikation
• Externes oder integriertes Laden

Die genaue Kapazität sollte nicht allein anhand der physischen Größe der Batterie ausgewählt werden. Die Motorleistung des Staplers, die Anforderungen an die Hubkraft, die Betriebsstunden, der Einschaltzyklus und der verfügbare Batterieraum sollten ebenfalls berücksichtigt werden.

2. Kompakte Lithium-Batterien für leichte Handhubwagen

Für den Materialtransport über kurze Strecken und relativ leichte Anwendungen kann ein kompakter Lithium-Akku eine praktische Lösung darstellen.

Beispielsweise kommen bei einigen handelsüblichen Palettenhubwagen 24 V, 20 Ah oder 24 V, 36 Ah Lithium-Ionen-Akkus.

Diese Konfigurationen können für Anwendungen wie beispielsweise folgende geeignet sein:

• Einzelhandelsgeschäfte
• Kleine Lagerhallen
• Palettentransport über kurze Strecken
• Betrieb mit geringem Einschaltanteil
• Liefer- und Ladezonen

Ein Design mit herausnehmbarem Akku kann zudem den Akkuwechsel und das Aufladen vereinfachen.

3. Lithium-Akkus mit mittlerer Kapazität

Für Lager mit längeren Betriebszeiten kann eine größere Batteriekapazität erforderlich sein.

Die Ausführungen von handelsüblichen Palettenhubwagen zeigen, dass die Kapazität erheblich variieren kann. So verfügt beispielsweise der Raymond 8250 über einen 24-V-Lithium-Ionen-Akku mit einer Nennkapazität von 78 Ah, während andere Konfigurationen mit höheren Kapazitäten erhältlich sind.

Eine Batterie mit mittlerer Kapazität kommt in Betracht, wenn die Anlage folgende Anforderungen erfüllt:

• Längere Betriebsdauer
• Häufigerer Palettenumschlag
• Höhere tägliche Arbeitsbelastung
• Geringere Häufigkeit des Batteriewechsels
• Geplantes Laden nach Bedarf

Die richtige Kapazität sollte anhand des tatsächlichen Energieverbrauchs berechnet werden und nicht nur anhand der Ah-Angabe ausgewählt werden.

4. LiFePO4-Batterien mit hoher Kapazität für den Mehrschichtbetrieb

Lager mit hoher Auslastung erfordern unter Umständen deutlich größere Akkusätze.

So sind beispielsweise industrielle Lithium-Batteriesysteme der Klasse III in 24-V-Konfigurationen mit Kapazitäten von bis zu mehreren hundert Amperestunden erhältlich und unterstützen das Zwischenladen.

Diese Batterien eignen sich besser für Anwendungen in folgenden Bereichen:

• Mehrere Schichten
• Hoher Palettendurchsatz
• Mitfahr-Hubwagen
• Vertriebszentren
• Kontinuierlicher Materialtransport
• Laden während der Arbeitspausen

Für diese Art von Anwendung muss das Batteriesystem unter Berücksichtigung des gesamten Arbeitszyklus ausgelegt werden, einschließlich Entladestrom, Ladestrategie, Wärmemanagement und Abmessungen des Batteriefachs.

5. Herausnehmbare vs. integrierte Lithium-Akkus

Bei Walkie-Palettenhubwagen können entweder abnehmbar oder integriert Konstruktionen von Lithium-Batterien.

Herausnehmbarer Akku

Ein herausnehmbarer Akku kann zum Aufladen oder Austauschen aus dem Gerät entnommen werden.

Die Vorteile sind:

• Schneller Batteriewechsel
• Einfachere Wartung
• Möglicher Betrieb mit Ersatzakku
• Flexible Zahlungsmodalitäten

Dieser Ansatz ist besonders dann sinnvoll, wenn die Anlage schnell wieder in Betrieb genommen werden muss.

Integrierter Akku

Eine integrierte Batterie bleibt im Palettenhubwagen eingebaut und kann über ein integriertes Ladegerät geladen werden.

Dieses Design bietet folgende Vorteile:

• Vereinfachter Tagesbetrieb
• Eingeschränkte Handhabung von Batterien
• Bessere Integration in das Bordnetz des Lkw
• Optionale Kommunikation zwischen dem BMS und der Fahrzeugsteuerung

Bei einigen industriellen Hubwagen wird die CAN-Kommunikation zwischen Akku und Hubwagen genutzt, um Betriebsdaten auszutauschen.

6. Wichtige Batteriespezifikationen, die es zu überprüfen gilt

Bei der Auswahl einer Lithium-Batterie für einen Handhubwagen sind Spannung und Kapazität nur ein Teil der technischen Daten.

Akku-Spannung

Überprüfen Sie die erforderliche Spannung des Staplers, bevor Sie die Batterie auswählen.

Viele Mitgänger-Hubwagen sind mit einer 24-V-Elektroplattform ausgestattet. So verfügt beispielsweise der CLARK WEP20 über ein 24-V-Bordnetz, während Raymond ebenfalls Hubwagen-Konfigurationen mit 24-V-Lithium-Ionen-Antrieb anbietet.

Batteriekapazität

Die Batteriekapazität sollte auf Folgendes abgestimmt sein:

• Motorleistung
• Ladungsgewicht
• Reiseentfernung
• Betriebsstunden
• Anzahl der Betriebsschichten
• Lademöglichkeiten

Entladungsstrom

Die Batterie muss sowohl für den Normalbetrieb als auch für Spitzenlasten ausreichend Strom liefern.

Das BMS sollte daher entsprechend den Anforderungen des Antriebs- und Hubmotors des Staplers konfiguriert werden.

Abmessungen der Batterie

Die physikalische Kompatibilität ist von entscheidender Bedeutung.

Bevor Sie eine kundenspezifische Batterie entwerfen, vergewissern Sie sich, dass:

• Länge
• Breite
• Höhe
• Endposition
• Steckertyp
• Montageverfahren
• Freiraum im Batteriefach

Eine Batterie mit der richtigen Spannung, aber falschen Abmessungen ist kein geeigneter Ersatz.

BMS und Kommunikation

Bei moderneren Palettenhubwagen kann das BMS über Protokolle wie CAN mit der Fahrzeugsteuerung kommunizieren.

Dadurch kann das Batteriesystem Informationen bereitstellen wie beispielsweise:

• Ladezustand
• Batteriespannung
• Aktuell
• Temperatur
• Fehlerstatus
• Status des Batterieschutzes

7. Lithium-Ionen-Batterien vs. Blei-Säure-Batterien

Lithium-Ionen-Akkus und Blei-Säure-Batterien weisen unterschiedliche Betriebseigenschaften auf.

Das tatsächliche wirtschaftliche Ergebnis hängt vom Batteriepreis, der Auslastung, der Ladeinfrastruktur, den Betriebsstunden, dem Austauschzyklus und den lokalen Energiekosten ab.

8. Kann ein Walkie-Hubwagen auf Lithium umgerüstet werden?

In manchen Fällen kann ein mit Blei-Säure-Batterien betriebener Handhubwagen auf Lithium umgerüstet werden, doch sollte dies nicht als einfacher Batteriewechsel betrachtet werden.

Vor einer Nachrüstung ist Folgendes zu überprüfen:

1. Ursprüngliche Batteriespannung
2. Abmessungen des Batteriefachs
3. Anforderungen an das Gewicht der Batterie
4. Dauerstrom und Spitzenstrom des Motors
5. Kompatibilität der Controller
6. Kompatibilität mit Ladegeräten
7. Steckverbinder und Kommunikationsschnittstelle
8. BMS-Anforderungen
9. Mechanische Befestigung
10. Sicherheits- und Zertifizierungsanforderungen

Das Gewicht der Batterie kann sich zudem auf die Stabilität der Anlage und deren mechanische Konstruktion auswirken, weshalb eine Nachrüstung als Gesamtsystem betrachtet werden sollte.

9. Maßgeschneiderte Lithium-Batterielösungen für Walkie-Palettenhubwagen

Für OEM-Gerätehersteller kann ein maßgeschneiderter Lithium-Akku speziell für den jeweiligen Palettenhubwagen entwickelt werden, anstatt einen Standardakku anzupassen.

Ein Projekt zur Entwicklung einer kundenspezifischen Batterie kann Folgendes umfassen:

• Auslegung einer 24-V-LiFePO4-Batterie
• Individuell angepasste Ah-Kapazität
• Benutzerdefinierte Abmessungen
• Kundenspezifische Steckverbinder
• Intelligente BMS
• CAN/RS485-Kommunikation
• Abnehmbare oder integrierte Konstruktion
• Anpassung des Ladegeräts
• Überwachung der Temperatur
• Gehäuse mit IP-Schutzart
• Mechanische Befestigungskonstruktion

Der Batteriehersteller sollte die elektrischen und mechanischen Spezifikationen des Geräts erhalten, bevor er die endgültige Batteriekonfiguration bestätigt.

10. So wählen Sie die richtige Lithium-Batterie aus

Ein praktisches Auswahlverfahren sieht wie folgt aus:

Schritt 1: Überprüfen Sie die Spannung des Palettenhubwagens.

Schritt 2: Messen Sie das Batteriefach aus.

Schritt 3: Legen Sie die täglichen Betriebszeiten und den Arbeitszyklus fest.

Schritt 4: Berechnen Sie die erforderliche Batteriekapazität.

Schritt 5: Überprüfen Sie den Dauer- und Spitzenstrom.

Schritt 6: Wählen Sie die passende LiFePO₄-Zellenkonfiguration aus.

Schritt 7: Definieren Sie die BMS-Funktionen und die Kommunikationsanforderungen.

Schritt 8: Wählen Sie das passende Ladegerät für den Akku aus.

Schritt 9: Überprüfen Sie die mechanische und elektrische Kompatibilität.

Schritt 10: Führen Sie vor der Serienfertigung umfassende Prototypentests durch.

Schlussfolgerung

Die Auswahl an Lithium-Batterien für Handhubwagen reicht von kompakten 24-V-Akkus für leichte Anwendungen bis hin zu LiFePO4-Systemen mit hoher Kapazität für den intensiven Lagerbetrieb.

Der richtige Akku ist nicht unbedingt der mit der größten Kapazität. Spannung, Kapazität, Entladestrom, Abmessungen, BMS, Lademethode, Kommunikationsprotokoll, Betriebsumgebung und Einschaltdauer müssen alle aufeinander abgestimmt sein.

Für OEMs und Gerätehersteller kann ein maßgeschneiderter Lithium-Akku mehr Flexibilität bieten, wenn der Standardakku nicht den elektrischen, mechanischen oder betrieblichen Anforderungen des Palettenhubwagens entspricht.