Flexibles Li-Ion-Batteriepacksystem

Smarte Energieversorgung für selbstfahrende Flurförderzeuge

Battery Pack Diehl & Eagle-Picher
FTF im Einsatz in der Automobil-Montage. Das Battery Pack befindet sich an der linken Fahrzeugseite (siehe FTF im Hintergrund).
© Fori Automation

Batterien sind bei fahrerlosen Transportfahrzeugen ein zentrales Element. Da es unzählige Einsatzmöglichkeiten für diese Fahrzeuge gibt, muss die Batterie immer neuen, stark anwendungsabhängigen Herausforderungen gewachsen sein. Optimal geeignet für solche Fälle sind modulare Li-Ionen-Batteriepacks.

Selbstfahrende Flurförderzeuge, auch AGV (Automated Guided Vehicle) oder FTF (Fahrerlose Transportfahrzeuge) genannt, eignen sich für unterschiedlichste Aufgaben – von der Unterstützung der Montage in Automobilfabriken über Pickup-Aufgaben in den Lagern großer Onlinehändler bis hin zur Wäsche- und Essensbeförderung in Krankenhäusern. Entsprechend unterschiedlich ist die benötigte Fahrzeugausstattung; je nachdem für welche Anwendung sie vorgesehen ist.

Die Bandbreite reicht von großen Modellen, mit denen im Gießereibereich beispielsweise Gusspfannen bewegt werden, bis hin zu kleinen Fahrzeugen, die nur eine 30 kg schwere Kiste befördern.

Flexibel designbare Batteriepacks

Eine Herausforderung für die Hersteller besteht darin, die FTF für ihre jeweilige Aufgabe optimal zu designen und auszulegen. Dies betrifft auch die Energieversorgung der Fahrzeuge, die üblicherweise über Lithium-Ionen-Akkus erfolgt.

Um die Ansprüche unterschiedlichster Branchen und Aufgabenfelder abzudecken, hat Diehl & Eagle-Picher ein modulares System entwickelt, mit dem sich Batteriepacks flexibel an die jeweils geforderte Anwendung anpassen lassen. Auf diese Weise ist unter anderem auch die Umsetzung von Kleinserien problemlos möglich. Da die Fahrzeuge in der Regel eine Spannung von 24 V bis 48 V benötigen, decken die Batterien des Herstellers standardmäßig diesen Bereich ab. Durch das flexible System ist es möglich, sehr hohe Ströme, beispielsweise im Bereich von 500 A, zu realisieren.

Für seine Batterien nutzt das Unternehmen Standardrundzellen, häufig 18650- oder 21700-Zellen, die meist in einem Aluminiumstrangpressprofil verbaut werden und im Vergleich zu den größeren prismatischen Varianten unter anderem bei der Wärmeregulierung Vorteile bieten. Da die Zellen sich nicht unmittelbar nebeneinander befinden, kann eine Luftzirkulation stattfinden, über die Wärme abgeführt wird.

Prismatische Zellen sind dagegen nicht nur dicht an dicht verbaut, sondern auch größer. Damit ist ihre Oberfläche im Vergleich zum Volumen deutlich geringer als beim 18650- oder 21700-Typus. Die kleineren Zellen bieten zudem einen höheren Freiheitsgrad, was die Geometrie des Packs und die Integration ins Fahrzeug betrifft. So kann beispielsweise auch eine L-förmige Batterie, die Ecken gut ausnutzt, umgesetzt werden. Aufgrund des flexiblen Designs ist der Anwender in anderen Bereichen, wie der Anordnung der Auslässe oder der Platzierung von Steckern, ebenfalls sehr frei.

Batteriemanagementsystem integriert

Zusätzliche Flexibilität erhalten die Batteriepacks durch das eingebaute Batteriemanagementsystem (BMS), das neben den Standardmerkmalen auch mit verschiedenen Zusatzoptionen ausgestattet werden kann. Die inhouse entwickelte Elektronik, die auf die Batterie aufgesetzt ist, gewährleistet die üblichen Abschaltparameter. Dazu gehören Überspannung, -strom und -temperatur, Kurzschluss sowie Unterspannung und -temperatur.

Um die Temperatur in der Batterie messen zu können, sitzen die Temperatursensoren direkt an den Zellen. Ihre Daten sorgen dafür, dass die Batterie bei einer zu hohen Temperaturerhöhung abgeschaltet wird. Die Kommunikation dieser Daten zur Leitsteuerung des Fahrzeugs erfolgt standardmäßig über CAN 2.0 B, optional über CANopen oder Profinet.

Zudem überwacht das BMS beispielsweise auch den Ladezustand der Batterie, wodurch der Rechner des Fahrzeugs auf Basis der weitergeleiteten Daten entscheiden kann, ob und wann ein FTF an die Ladestation geschickt wird. Neben Temperaturen und Restkapazität werden auch diverse Einzelspannungen sowie Packspannung, aktueller Strom und die Ladezyklen weitergegeben.


  1. Smarte Energieversorgung für selbstfahrende Flurförderzeuge
  2. Spezielle Elektronik mit Vorladefunktion

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