1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREKompatibilittvon Fahrerlosen Transportsystemen (FTS)Energieversorgung und LadetechnikCompatibility of AutomatedGuide Vehicle Systems (AGVS)Power supply and charging technologyVDI 4451Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Gesellschaft Frdertechnik Mat
2、erialflu LogistikAusschu Fahrerlose TransportsystemeVDI-Handbuch Materialflu und Frdertechnik, Band 2VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch/Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten/All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000Vervielfltigung auchfr innerbetr
3、iebliche Zwecke nicht gestattet/Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 53.060Oktober 2000October 2000No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken asauthorita
4、tive.Inhalt Seite1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Zweck der Richtlinie . . . . . . . . . . . . . . 33 Die Projektierung eines Energie-versorgungssystems . . . . . . . . . . . . . . 34Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44.1 Batteriesysteme fr FTS . . . . . . . . .
5、 . 44.1.1 Blei-Sure-Batterien . . . . . . . . . 74.1.2 NiCd-Batterien (Nickel-Cadmium) . 94.2 Batterieeinsatz in Fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) 114.2.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . 114.2.2 Betriebskapazitt von Bleibatterien . 114.2.3 Betriebskapazitt von NiCd-Batterien . . . . . . .
6、 . . . . . 134.2.4 Betriebsarten . . . . . . . . . . . . . 174.2.4.1 Kapazitiver Betrieb . . . . . 174.2.4.2 Kapazitiver Betrieb mit Zwischenladung . . . . . . . 184.2.4.3 Taktbetrieb . . . . . . . . . . 204.3 Ladetechniken . . . . . . . . . . . . . . . . 214.3.1 Ladekennlinien fr Bleibatterienim ka
7、pazitiven Einsatz . . . . . . . . 214.3.2 Ladegerte fr Blei- und NiCd-Batterien im Taktbetrieb . . . . 284.3.3 Ladebetriebsarten. . . . . . . . . . . 305 Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.1 Anforderungen an Batteriesysteme . . . . . 325.2 Einbaumerkmale im Fahrzeug (Konstruktionshi
8、nweise). . . . . . . . . . . 325.3 FTF-Batterieeinsatz im kapazitivenBetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345.4 Batterieauswahl fr den kapazitivenBetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Contents Page1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Purpose of guideline. .
9、 . . . . . . . . . . . . . 33 Project planning of a power supply system . . 34 Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44.1 Battery systems for AGVS . . . . . . . . . 44.1.1 Lead-acid batteries. . . . . . . . . . . 84.1.2 NiCd (nickel-cadmium) batteries . . . 104.2 Use of batteries in autom
10、ated guidedvehicles (AGV) 114.2.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . 114.2.2 Service capacity of lead-acid batteries 114.2.3 Service capacity of NiCd batteries . . 134.2.4 Operating modes. . . . . . . . . . . . 174.2.4.1 Capacitive operation . . . . . 174.2.4.2 Capacitive operation withintermed
11、iate charging . . . . . . . . . 184.2.4.3 Cycled operation . . . . . . . 204.3 Charging technologies . . . . . . . . . . . . 214.3.1 Charging characteristics for lead-acidbatteries in capacitive applications . . 214.3.2 Chargers for lead-acid and NiCd batteries in cycled operation . . 284.3.3 Chargi
12、ng modes . . . . . . . . . . . . 305 Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.1 Battery system requirements . . . . . . . . . 325.2 Features of installation in the vehicle(construction notes). . . . . . . . . . . . . . 325.3 Use of batteries in AGV in capacitive operation. . . . . . .
13、 . . . . . . . 345.4 Selection of batteries forcapacitive operation. . . . . . . . . . . . . . 34Frhere Ausgabe: 12.97 Entwurf,deutschFormer edition: 12/97 draft, in German onlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseld
14、orf 2000 2 VDI 4451 Blatt 2 / Part 2Seite5.5 FTF-Batterieeinsatz im Taktbetrieb . . . . . 345.5.1 Blei-Sure-Batterien im Taktbetrieb . 405.5.1.1 PzSL-Batterien fr 24 V und 48 V . . . . . . . . . . . 405.5.1.2 OGiV-Batterien (Blckenach DIN 40 741) . . . . . . 405.5.2 NiCd-Batterien im Taktbetrieb. .
15、. . 415.5.2.1 Taschenplatten-Batterien . . 415.5.2.2 Faserstrukturplatten-Batterien . . . . . . . . . . . 435.5.3 Energiedurchsatz . . . . . . . . . . . 475.5.3.1 Typische Beispiele fr Bleibatterien . . . . . . . . . 485.5.3.2 Typische Beispiele fr NiCd-Batterien . . . . . . . 49Anhang A Formblatt z
16、ur Datenerfassung(FTS- Energieversorgung) . . . . . . 50Anhang B Begriffsbestimmungen und Definitionen . . . . . . . . . . . . . . 621 EinleitungFr Flurfrderzeuge, insbesondere Fahrerlose Trans-portsysteme (FTS), ist die Energieversorgung ele-mentarer Bestandteil der Fahrzeug- und Anlagen-technik. D
17、ie Funktionalitt und Betriebssicherheitder Systeme wird im wesentlichen von der Berech-nung, Dimensionierung und Ausfhrung eines ge-samtheitlichen Energiekonzeptes bestimmt.Energiekonzepte fr FTS werden in Zusammenarbeitvon Anlagenausrstern mit Batterie- bzw. Lade-gerteherstellern, jeweils fr eine s
18、pezielle Aus-legung einer Anlage, erstellt.Unterschiedlich angebotene Batterie- und Ladetech-niken, komplexe Anlagenkonfigurationen und unter-schiedliche Vorgehensweisen bei der Auslegung vonFTS erschweren die Konzepterstellung.Die zuverlssige Energieversorgung auch komplexerAnlagen kann auch ber di
19、e Gewhrleistungsfristhinaus dann erreicht werden, wennZustndigkeit und Fachkompetenzen zwischenAuftraggebern, Auftragnehmern und deren Liefe-ranten geklrt,Schnittstellen fachlich festgelegt und von denPartnern akzeptiert unddie Vorgehensweisen vertraglich gesichert sind.Page5.5 Use of batteries in A
20、GV under the cycled mode . . . . . . . . . . . . . . . . . 345.5.1 Lead-acid batteries under the cycled mode . . . . . . . . . . . . . . 405.5.1.1 PzSL batteries for 24 Vand 48 V . . . . . . . . . . . 405.5.1.2 OGiV batteries (monoblocs according to DIN 40 741) . . 405.5.2 NiCd batteries under the c
21、ycled mode . . . . . . . . . . . . . . 415.5.2.1 Pocket-type plate batteries . . 415.5.2.2 Fibrous-structure-plate batteries. . . . . . . . . . . . 435.5.3 Energy throughput. . . . . . . . . . . 475.5.3.1 Typical examples of lead-acid batteries . . . . . . 485.5.3.2 Typical examples of NiCd batterie
22、s . . . . . . . . 49Annex A Data collection form (AGV energysupply) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Annex B Terms and Definitions . . . . . . . . . . 621 IntroductionFor industrial trucks, and for automated guided vehi-cle systems (AGVS) in particular, the power supplysystem is an integral par
23、t of vehicle. Functionalityand operational reliability of the systems are mainlydetermined by the calculation, dimensioning, and ex-ecution of the power supply concept.Power supply concepts for AGVS are developed byequipment suppliers in co-operation with the batteryand battery-charger manufacturers
24、, each concept be-ing tailored to the specific design of an application.Difficulties in the development of such concepts aredue to different battery and charging technologies be-ing offered, complex plant configurations, and differ-ent procedures in designing the AGVS.A reliable power supply system
25、for even complexplants is achievable, long after the expiry of the war-ranty, if:technical specifications are clearly agreed be-tween customers, suppliers and their subsuppliers,interfaces are specified by specialists and ac-cepted by the partners, andthe procedures are subject to contractual agree-
26、ment.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 VDI 4451 Blatt 2 / Part 2 3 Die derzeit fehlende Kompatibilitt der Komponen-ten (Batterieabmessungen, Eigenschaften und Funk-tionen) erhht Folgekosten in der I
27、nstandhaltung(Personal- und Sachaufwendungen) und bei Ersatz-beschaffungen.2 Zweck der RichtlinieDiese Richtlinie soll ein Leitfaden zur Projektierungder Energieversorgung in FTS sein. Sie wendet sichbevorzugt an:AnlagenprojekteureBatterie- und LadegerteherstellerAnlagenbetreiberEs soll folgender Zw
28、eck erreicht werden:Grundlagenvermittlung ber Batterie- und Lade-technik fr Fahrerlose TransportsystemeDefinition und Beschreibung der Batterie- undLadetechnikbegriffe im FTS-UmfeldBegrenzung der Batterie- und Ladesysteme aufwesentliche Anforderungsmerkmale fr FTSStandardisierung der:Vorgehensweise
29、bei Projektabwicklungen (Pro-jektierungsablauf)Komponenten und deren SchnittstellenFunktionen in Komponenten und SystemenBerechnungsmethode und AnlagenauslegungMit Hilfe der in der Richtlinie erarbeiteten Definitio-nen, Erklrungen sowie durch die kompatible Gestal-tung von Komponenten und Funktionen
30、 ist folgenderNutzen zu erwarten:Transparenz bei einfachen wie auch komplexenSystemen fr die AnlagenbeschaffungHhere Projektierungsqualitt bei der Anlagen-auslegungSteigerung der Anlagenverfgbarkeit fr den An-lagennutzerReduzierung undefinierter Folgekosten und damithhere Wirtschaftlichkeit3 Die Pro
31、jektierungeines EnergieversorgungssystemsDer nachstehende Projektierungsablaufplan zeigtAufgaben und Verantwortlichkeiten aller an der Pro-jektierung beteiligten Partner auf, in diesem Fall frdie Auslegung des kompletten Energiesystems. Erdient dazu, die fr die Energieberechnung relevantenParameter
32、darzustellen und mgliche Problempunktesystematisch zu behandeln.The current lack of compatibility of the components(battery dimensions, properties, and functions) in-creases the follow up costs of maintenance (person-nel and material expenses) and future replacements.2 Purpose of guidelineThis guide
33、line is intended to be a manual for the plan-ning of power supply systems in AGVS. It is mainlyfor use by:plant designers,manufacturers of batteries and battery chargers,plant users.The purposes of the guideline are:to procure basic knowledge of battery and charg-ing technologies for AGVS,to define
34、and describe the terms of battery andcharging technologies in the field of AGVS,to limit the battery and charging systems to essen-tial features required with respect to AGVS.Standardisation of:procedures during project specification (run pro-cedure),components and their interfaces,functions of comp
35、onents and systems,calculation method and plant layout.The following benefit is to be expected from the def-initions and explanations covered in this guideline aswell as from the compatibility of components andfunctions:transparency at simple as well as complex systemsfor plant procurement,better pr
36、oject planning quality with the plant lay-out,increase of plant availability for the plant user,reduction of undefined subsequent costs and, thus,higher profitability.3 Project planningof a power supply systemThe following project planning flowchart shows tasksand responsibilities of all partners in
37、volved in theproject planning, in this particular case concerningthe design of a complete power supply system. Theflowchart serves to describe the parameters relevantto the energy calculation and allows systematictroubleshooting.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All
38、 rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 4 VDI 4451 Blatt 2 / Part 2Das Energiesystem ist prinzipiell von Anfang an indie Gesamtkonzeption, d. h. FTF-Konstruktion, FTS-Steuerung und Anlagenlayout, einzubeziehen. Nur soknnen beispielsweise durch Rckkopplungen Re-gelkreise aufgebau
39、t werden. Ebenso knnen unter-schiedliche Zielfunktionen, z.B. maximale Brauch-barkeitsdauer der Batterie oder minimale Ladezeit,definiert werden. Im Hinblick auf diese Zielfunktio-nen lt sich eine Optimierung des Systems vorneh-men. Die Einhaltung dieses Ablaufplanes hilft somit,die Wirtschaftlichke
40、it eines FTS deutlich zu erhhen(siehe Bild 2).4 GrundlagenNachfolgende Erluterungen und Tabellen dienendazu, die Anforderungen an die Energieversorgungs-systeme fr FTS hervorzuheben und zu beschreiben.Es ist nicht Aufgabe dieser Richtlinie, die weit aus-fhrlicheren Batteriegrundlagen erneut darzuste
41、llen.Fr weiterreichende Informationen dienen Querver-weise auf bereits bestehende Richtlinien und Nor-men. Die Tabellen zeigen typische Merkmale undEigenschaften der Batteriesysteme, die in FTS vor-wiegend zum Einsatz kommen.4.1 Batteriesysteme fr FTSBild 1As a matter of principle, the power supply
42、systemshall be included in the total concept, i.e. AGV con-struction, AGVS control and plant layout, right fromthe beginning. This is the only way to create controlcircuits, e.g. by means of feedback loops. Also, dif-ferent functional targets can be defined, e.g. maxi-mum useful life of the battery
43、or minimum chargingtime. The system may be optimised with respect tothese functional targets. Observance of this flowchartthus serves to increase the efficiency of an AGV con-siderably, see Figure 2.4 FundamentalsThe following explanations and tables 4.1.1 and 4.1.2serve to emphasise and to describe
44、 the requirementsto be met by power supply systems for AGVS. It isnot the task of this guideline to repeat the far more de-tailed battery basics. For further information, refer-ence is made to existing guidelines and standards.The tables show typical features and properties ofbattery systems mainly
45、used in AGVS.4.1 Battery systems for AGVSFig. 1B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 VDI 4451 Blatt 2 / Part 2 5 Bild 2B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights rese
46、rved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 6 VDI 4451 Blatt 2 / Part 2Fig. 2B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 VDI 4451 Blatt 2 / Part 2 7 4.1.1 Blei-Sure-Batterien* Zellengef bzw. Blockabmessu
47、ngen* teilweise genormt* Abweichungen hiervon erfordern temperaturabhngige Lade-verfahren.* siehe ZVEI-Merkblatt Lebensdauer von Antriebsbatterien“und DIN 43 539-3I5der 5stndige Entladestrom der BatterieWh0,5die 0,5stndig entnehmbare EnergieWh5die 5stndig entnehmbare Energie Merkmale Panzerplatten G
48、itterplattenBauart PzSL PzV GiS OGiV GiV *Zellennennspannung 2,0 V 2,0 V 2,0 V 2,0 V 2,0 VKapazittsbereich 1201400 Ah 1101200 Ah 60175 Ah 17240 Ah 12160 Ah 5hElektrolyt flssigdito festgelegtH2SO4H2SO4H2SO4H2SO4H2SO4System geschlossendito verschlossenwartungsarm,wartungsfrei ber bestimmt. Zeitraumwar
49、tungsfreiwartungsarmwartungsfreiwartungsfreiSpez. Energie (Zelle)Wh0,5/kg 1215 1216 2326 713,5 1321Wh5/kg 2531 2632 2935 1224 2334Wh0,5/dm3*3445 3753 3851 1240 3051Wh5/dm3*7092 77105 5068 2176 5382Brauchbarkeitsdauera) Volladezyklen beiEntladung bis20 % Ladezustandb) Teilladezyklen beiEntladung bis80 % LadezustandBatterietemperatur 30 C12001600 *70001000070090040006000300400170027007009004000600030050017
