VDI 4463-2007 Battery controlling in fleet management.pdf

1、ICS 53.060 VDI-RICHTLINIEN August 2007VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Batteriecontrolling im Fuhrparkmanagement Battery controlling in fleet management VDI 4463 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall

2、be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Frdertechnik Materialfluss Logistik Fachausschuss B2 Flurfrderzeug VDI-Handbuch Materialfluss und Frdertechnik, Band 2: Flurfrderzeuge Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtg

3、estattet/Reproduction evenfor internaluse notpermittedFrhere Ausgabe:03.06Entwurf, deutschFormeredition: 3/06 Draft, inGermanonlyZubeziehen durch/ Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinAlleRechte vorbehalten / Allrightsreserved VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2007 Inhalt Seite Content

4、s Page Vorbemerkung. 2 Einleitung 2 1 Anwendungsbereich 3 2 Topologie des Batteriecontrollings 4 3 Mindestanforderungen an die Aussagen des Batteriecontrollings aus Sicht der Betreiber 8 3.1 Generelle Anforderungen. 8 3.2 Batteriekenn- und -nenndaten. 9 3.3 Strungen 9 3.4 Daten des aktuellen Zyklus

5、10 3.5 Daten des letzten Zyklus 11 3.6 Batteriehistorie/Energieumsatz. 12 4 bertragene Daten . 12 Anhang Daten vom Batteriecontroller zum Fahrzeug oder zum Ladegert 13 Preliminary note 2 Introduction. 2 1 Scope 3 2 Topology of battery controlling . 4 3 Minimum requirements for the state-ments of bat

6、tery controlling from the point of view of the operator 8 3.1 General requirements. 8 3.2 Characteristic and nominal battery data 9 3.3 Faults. 9 3.4 Data of the current cycle 10 3.5 Data of the last cycle 11 3.6 Battery history/energy turnover 12 4 Transferred data. 12 Annex Data from the battery c

7、ontroller to the vehicle or to the charger . 15 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 2 VDI 4463 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden untersorgfltiger Bercksichtigung der Vorga

8、ben undEmpfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Allen, die ehrenamtlich an der Erstellung dieserRichtlinie mitgewirkt haben, sei auf diesem Wegegedankt. Alle Rechte vorbehalten, auch das des Nachdrucks,der Wiedergabe (Fotokopie, Mikrokopie), derSpeicherung in Datenverarbeitungsanlagen und derbersetzung

9、, auszugsweise oder vollstndig. DieNutzung dieser VDI-Richtlinie als konkrete Ar-beitsunterlage ist unter Wahrung des Urheberrech-tes und unter Beachtung der VDI-Merkbltter 1 bis 7 mglich. Ausknfte dazu, sowie zur Nutzungim Wege der Datenverarbeitung, erteilt die Abtei-lung VDI-Richtlinien im VDI. P

10、reliminary note The content of this guideline has been developed under thorough consideration of the requirements and recommendations of guideline VDI 1000. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. All rights reserved including those of reprinting, reproductio

11、n (photocopying, microcopying), stor-age in data processing systems, and translation, either of the full text or of extracts. This VDI guideline can be used as a concrete project docu-ment without infringement of copyright and with regard to VDI notices 1 to 7. Information on this, as well as on the

12、 use in data processing, may be obtained by the VDI Guidelines Department at the VDI. Einleitung Die Wirtschaftlichkeit batteriegetriebener Flurfr-derzeuge hngt entscheidend von der optimalenNutzung der Flurfrderzeuge, sowie der Antriebs-batterien und der Ladegerte, basierend auf der genauen Kenntni

13、s der jeweiligen Anwendung ab. Die Transparenz aller Ablufe beim Einsatz derFahrzeuge, Batterien und Ladegerte bildet dieGrundlage zur Analyse der gesamten Betriebsdatenund wird damit ein Instrument zur Steuerung einesbetriebssicheren und effektiven Fuhrparks. Kernstck eines Management-Systems ist e

14、in Bat-teriecontroller auf der Batterie, in dem die Batte-riekenndaten hinterlegt sind und der mit Messmit-teln zur Strom-, Spannungs- und Temperaturmes-sung und einer mikroprozessorgesteuerten Daten-erfassung ausgestattet ist. Eine hohe Datensicher-heit muss durch die Verwendung nichtflchtiger Spei

15、cher gewhrleistet sein. Vom Batteriecontroller werden laufend alle Be-triebsdaten whrend der Lade- und Entladevorgn-ge gemessen und erfasst. Alle Faktoren welche dieIst-Kapazitt der Batterie beeinflussen, z. B. Belas-tungsstrom, Temperatur und Batteriealter, werdendabei bercksichtigt. Damit ist eine

16、 exakte Aussa-ge ber die verbleibende Restkapazitt mglich und die verbleibende Nutzungsdauer kann bewertetwerden. Fehlbehandlungen, Strungen und besondere Be-lastungen knnen direkt erkannt werden. Das Batteriecontrolling ermglicht eine Aussagesowohl ber den aktuellen Betriebszustand derBatterien, al

17、s auch ber die Batteriehistorie. Eine steigende Bedeutung kommt dem Batterie-controlling auch durch den zunehmenden AnteilIntroduction The economic efficiency of battery-operated indus-trial trucks depends to a decisive extent on the optimum use of the trucks and of the traction bat-teries and charg

18、ers, based on an exact knowledge of the respective application. The transparency of all workflow sequences in the use of the vehicles, batteries and chargers forms the basis for analysis of the overall operation data and is thus an instrument for the control of a reli-able and effective fleet. The c

19、ore of a management system is a battery con-troller located on the battery, in which the battery characteristic values are stored and which is equipped with measurement instruments for cur-rent, voltage and temperature measurement as well as a microprocessor-controlled data registration system. A hi

20、gh degree of data reliability must be ensured by the use of non-volatile storage systems.The battery controller constantly measures and registers all operational data during the charging and discharging processes. All factors which influ-ence the actual capacity of the battery, e. g. load current, t

21、emperature and battery age, are taken into account. This allows an exact statement on the remaining battery capacity, so that the remaining operating time can be evaluated. Incorrect operation, faults and extraordinary loads can be recognised directly. Battery controlling allows a statement on the c

22、ur-rent operating status of the battery and on the bat-tery history. Battery controlling has gained increased signifi-cance from the growth in rental and leasing of B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 200

23、7 VDI 4463 3 des Geschftsfeldes Rental und Leasing bei Flur-frderzeugen und Batterien zu. Nur durch den Ein-satz von Batteriecontrollern knnen bei Rental undLeasing die fr die wirtschaftliche Vertragsab-wicklung notwendigen Daten wie Amperestunden,Kilowattstunden, Temperatur und Nutzungszeit unter B

24、ercksichtigung der Einsatzbedingungenbereitgestellt werden. Mit Hilfe des Batteriecontrollings werden die Ab-lufe um den Einsatz der Batterien transparent unddamit knnen die Batterielebensdauer verlngert, Ausflle auf ein Minimum reduziert, die Verfgbarkeit der Fahrzeuge erhht, Investitionen geplant

25、und die Wirtschaftlichkeit des Fuhrparks signifikant verbessert werden. industrial trucks and batteries. In the case of rental and leasing, the use of battery controllers is the only way to provide the data necessary for the financial and contractual arrangements including ampere hours, kilowatt hou

26、rs, temperature and duration of use, taking into account the deployment conditions. The use of battery controlling makes the processes involved in the use of batteries transparent so that battery service life can be extended, outages can be reduced to a minimum, the availability of the vehicles can

27、be increased, investments can be planned, and the cost-effectiveness of the fleet can be significantly improved. 1 Anwendungsbereich Mit der vorliegenden Richtlinie werden aus Sichtder Betreiber Basisanforderungen fr das Batterie-controlling von Blei-Antriebsbatterien in Elektro-Flurfrderzeugen defi

28、niert. Des Weiteren werdenoptionale erweiterte Funktionen beschrieben. Eswird eine Positionierung des Batteriecontrollingsin den Rahmen des Fuhrparkmanagements vorge-nommen. Basis des Batteriecontrollings ist derBatteriecontroller, ein kleines elektronisches Gertauf der Batterie. Er speichert Kennda

29、ten sowieDaten ber den Betrieb und Zustand der Batterie. Die Richtlinie beschreibt nicht ausschlielich denStand der Technik beim Batteriecontrolling, son-dern soll als Wegweiser fr zuknftige Weiterent-wicklungen von Fuhrparkmanagement-Systemendienen. Es werden in dieser Richtlinie drei Themenberei-c

30、he behandelt, die sich an den folgenden Grund-fragestellungen orientieren: Welche Aussagen sollen aus den Daten des Batteriecontrollers abgeleitet werden? Welche Daten sollen vom Batteriecontroller aufgenommen werden? Wohin und wie sollen die Daten bertragen werden? Die Einsatzmglichkeiten und die e

31、ntsprechendenAnwendervorteile des Batteriecontrollings sind: Batterieberwachung bei Entladung und Ladung exakte Restkapazittsanzeige im laufenden Zyklus Optimierung der Einsatzdauer 1 Scope This guideline defines the basic requirements from the point of view of the operator for battery con-trolling

32、of lead batteries used to drive electric in-dustrial trucks. Optional, extended functions are also described. Battery controlling is positioned within the framework of fleet management. The basis of battery controlling is the battery controller, a small electrical device on the battery. It stores ch

33、aracteristic data as well as data on the operation and status of the battery. The guideline is not limited to the state of the art in battery controlling but also acts as a guide for fu-ture advances in fleet management systems. The guideline deals with three subject areas start-ing with the followi

34、ng basic questions: What statements are to be derived from the data of the battery controller? Which data should the battery controller regis-ter? To whom and how should the data be transmit-ted? The application options and the corresponding user advantages of battery controlling are: Battery monito

35、ring on charging and discharging exact remaining capacity indicaton in the cur-rent cycle optimisation of the operation time B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 4 VDI 4463 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 Aussage ber die verble

36、ibende Nutzungsdauer der Batterie Ladegertesteuerung Anpassung der Ladegerte an Batterietyp und Batteriezustand Energiemanagement Vermeidung von Netz-Lastspitzen Priorisierung der Ladung in Abhngigkeit des Ladezustandes Analyse der Einsatzbedingungen Bewertung der Einsatzbedingungen, Erkennen von Un

37、ter- und berbelastung von Batterien Batterieservice Bewertung des Batteriezustandes schnelle zielgerichtete Wartung vorbeugende Instandhaltung Senkung der Ausfallzeiten der Batterien Kostenreduktion bei Wartung und Instandhal-tung Batteriemanagement Nutzung aufbereiteter statistischer Daten Aufzeige

38、n von Kostenreduzierungs-Mglich-keiten Batteriehistorie Abschtzung der Batterie-Restlebensdauer verbesserte Investitionsplanung des Ersatzbe-darfs statement on the remaining service life of the battery Charger control adaptation of the chargers to battery type and battery status Energy management av

39、oidance of mains load peaks prioritisation of the charge depending on the state of charge Analysis of deployment conditions evaluation of the deployment conditions, rec-ognition of underload and overload of batteries Battery service evaluation of the battery status rapid, targeted maintenance preven

40、tive maintenance reduction of battery down times cost reductions for maintenance and repair Battery management use of processed statistical data identification of cost reduction options Battery history estimation of the remaining battery life im-proved investment planning for replacements 2 Topologi

41、e des Batteriecontrollings Bild 1 beschreibt die Topologie des Batteriecont-rollings im Rahmen des Fuhrparkmanagements mitdem modularen Aufbau der Komponenten, sowiedie Haupt-Datenflsse zwischen den Komponen-ten. Weitere Datenflsse sind, abhngig von derAusfhrung des Systems, mglich, werden aber inde

42、r vorliegenden Richtlinie nicht beschrieben.Zustzlich sind wichtige Aussagen/Funktionen auf den einzelnen Modul-Ebenen aufgefhrt. DasKernelement ist der Batteriecontroller auf der Bat-terie. Der Controller muss Bestandteil der Batteriesein, weil die spezifischen Kenndaten der Batterieim Batteriecont

43、roller abgelegt sind und damit auchbei Wechselbatterien ein durchgngiges Batterie-management gegeben ist. Da auf den Flurfrder-zeugen keine Summenstrommessung gegeben ist,ergibt sich mit den Messmitteln fr die Strom-, Spannungs- und Temperatur-Messung des Batte-riecontrollers eine eigenstndige Funkt

44、ionalitt aufder untersten Ebene. 2 Topology of battery controlling Figure 1 describes the topology of battery con-trolling within the framework of fleet management, showing the modular structure of the components as well as the main data flows between them. De-pending on the system version, further

45、data flows are possible, but are not dealt with here. In addition to this, important statements/functions on the indi-vidual module levels are shown. The core element is the battery controller on the battery. The control-ler has to be part of the battery because the specific characteristic data of t

46、he battery are stored in the battery controller so that continuous battery mana-gement is ensured even when batteries are chan-ged. As the industrial trucks have no total current measurement, the measurement instruments for the current, voltage and temperature measurement of the battery controller h

47、ave an independent functio-nality on the lowermost level. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI 4463 5 Fr den Batteriecontroller ist eine bidirektionale Kommunikation vorgesehen, damit eine Program

48、-mierung mit den spezifischen Kenndaten undKennfeldern durch Personen mit entsprechendenBerechtigungen erfolgen kann. Der Batterie-controller kommuniziert ber eine Datenschnitt-stelle mit der Fahrzeugsteuerung des Flurfrder-zeuges. Bestimmte Daten knnen auf dem Displaydes Fahrzeuges angezeigt werden

49、. Die Daten ausdem Batteriecontroller knnen vom Fahrzeug perFunk an den zentralen Rechner des Fuhrparkmana-gement-Systems bertragen werden. Die gleichenDatenstze lassen sich beim Laden der Batterie anentsprechend ausgerstete Ladegerte, die mit demzentralen Fuhrparkmanagement-Rechner vernetztsind, bertragen. Auf der Ebene des Fuhrparkma-nagement-Systems knnen die