Die Herausforderungen, denen sich Gabelstapler mit Lithium-Ionen-Batterie In Kühllagern mit Temperaturen von -20 °C oder darunter konzentrieren sich die Probleme vor allem auf die reduzierte Reichweite, die geringe Ladeeffizienz und die schwierige Batteriewartung. Die Lösung dieser Probleme erfordert eine umfassende Optimierung in drei Dimensionen: Technologie, Hardware und Managementstrategien.

Im Folgenden werden die wichtigsten Lösungen für Lithium-Ionen-Akku-Gabelstapler in Kühlhausumgebungen vorgestellt: Lösungen für Lithium-Ionen-Akku-Gabelstapler in Kühlhausumgebungen

1. Verschlechterung der Lösungsreichweite (Entladeverhalten bei niedrigen Temperaturen) Niedrige Temperaturen sind die Hauptursache für die verringerte Entladeeffizienz von Lithium-Ionen-Batterien. Die wichtigste Lösung ist ein aktives Wärmemanagement.

Integration aktiver Heizsysteme:

Integrieren Sie eine PTC-Heizfolie oder ein Flüssigkeitskühl-/Wärmesystem in den Akku.

Durch die präzise Steuerung mittels des Batteriemanagementsystems (BMS) werden die Batteriezellen vor dem Einfahren des Gabelstaplers in die Niedertemperaturzone oder während des Betriebs auf ihren optimalen Betriebstemperaturbereich (z. B. 15 °C bis 35 °C) vorgeheizt.

Ergebnisse: Gewährleistet die Batterieaktivität und verbessert so die Entladekapazität und Reichweite bei niedrigen Temperaturen deutlich.

Verwendung von dedizierten Niedertemperaturzellen: Durch den Einsatz von kältebeständigen Elektrolyten und speziell entwickelten Zellstrukturen, wie beispielsweise den von einigen Herstellern angebotenen Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LFP) oder den ternären Hoch-Nickel-Zellen (NCM).

Vorteile: Verbessert die Leistungsfähigkeit von Batteriematerialien in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen.

Optimierte Kapazitätskonfiguration: Angesichts des durch niedrige Temperaturen bedingten Kapazitätsverlusts werden Akkupacks mit größerer redundanter Kapazität entsprechend den tatsächlichen Betriebsanforderungen konfiguriert, um eine ausreichende Betriebszeit pro Schicht zu gewährleisten.

2 . Behebung von Problemen mit der Ladeeffizienz (Ladesicherheit bei niedrigen Temperaturen):
Das Laden bei niedrigen Temperaturen führt leicht zur Bildung von Lithiumdendriten, was die Leistung und Lebensdauer der Batterie beeinträchtigt. Eine sichere Ladestrategie ist daher unerlässlich.

Intelligentes Vorheizen und Laden mit konstanter Temperatur:

Vorheizen vor dem Laden: Die Ladestation bzw. das Batteriesystem aktiviert zunächst seine Heizfunktion, um die Batterietemperatur auf eine sichere Ladetemperatur (typischerweise über 0 °C) zu erhöhen.

Konstante Temperatur während des Ladevorgangs: Während des Ladevorgangs arbeitet das Heizsystem kontinuierlich, um sicherzustellen, dass die Batterietemperatur im optimalen Ladebereich bleibt.

Vorteile: Verbessert die Ladeaufnahme deutlich, verkürzt die Ladezeit und gewährleistet die Ladesicherheit.

Mehrstufige Konstantstrom-Ladestrategie (BMS-Steuerung): Das Batteriemanagementsystem (BMS) passt den Ladestrom dynamisch an, indem es die niedrigste Temperatur jeder Batteriezelle in Echtzeit überwacht. In Phasen niedriger Temperaturen wird gepulst oder mit niedrigem Strom langsam geladen, um Stromspitzen zu vermeiden, die die Batterie beschädigen könnten.

Wirkung: Optimiert die Ladeeffizienz bei gleichzeitiger Gewährleistung der Sicherheit.

Modus „Batteriewechsel/Laden im Warmen Raum“: Außerhalb oder angrenzend an den Kühlraum befindet sich eine temperaturkontrollierte Ladestation bzw. ein Schnellbatteriewechselraum.

Der Gabelstapler kehrt zum Aufladen oder zum Austauschen eines vollständig geladenen Akkus in den Bereich mit Umgebungstemperatur zurück.

Wirkung: Probleme beim Laden bei niedrigen Temperaturen werden vollständig vermieden; der Batteriewechselmodus eignet sich besonders für Kühlhäuser, die einen 24-Stunden-Dauerbetrieb erfordern.

3. Lösungen für Herausforderungen bei der Batteriewartung und -lebensdauer:
Die Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen in Kühlhäusern stellen höhere Anforderungen an den physikalischen Schutz von Akkus.

Design mit hohem Schutzgrad: Die Akkupacks müssen eine höhere IP-Schutzart (z. B. IP67) aufweisen und spezielle Dichtungs- und Isoliermaterialien verwenden, um Kondensation und Frostbildung beim Ein- und Auslagern aus der Kühlkammer zu verhindern, da dies zu Kurzschlüssen oder Korrosion an den Batterieanschlüssen und elektronischen Bauteilen führen könnte.

Wirkung: Verbessert die Langlebigkeit und Sicherheit des Batteriesystems.

Intelligentes Gebäudeleitsystem mit umfassender Überwachung und vorausschauender Wartung: Das Batteriemanagementsystem (BMS) muss den Gesundheitszustand (SOH) und den Ladezustand (SOC) bei niedrigen Temperaturen genauer beurteilen, um eine Tiefentladung der Batterie zu verhindern.

Mithilfe der IoT-Technologie werden Batteriedaten analysiert, um eine vorausschauende Wartung (PdM) zu erreichen. Dies ermöglicht die rechtzeitige Erkennung und Behebung von Anomalien, verhindert eine Eskalation von Fehlern und verlängert die Batterielebensdauer.

Standardisiertes Betriebsmanagement: Um längere Leerlaufzeiten und Ausfallzeiten von Gabelstaplern in Kühlhäusern zu vermeiden, wurden strenge Betriebsabläufe festgelegt.

Um sicherzustellen, dass die Batteriewartung und die Energieaufladung bei geeigneten Temperaturen erfolgen, wird ein obligatorisches „Warmraum-Ladesystem“ durchgesetzt.

Durch die umfassende Anwendung der oben genannten Technologien und Managementmethoden können Lithium-Batterie-Gabelstapler einen sicheren, effizienten und stabilen Betrieb in extrem kalten Kühlhausumgebungen erreichen.