Зарядные комплексы для тяговых батарей складского электротранспорта

Сегодня на рынке представлен большой спектр моделей ЗУ для электропогрузчиков, причем с каждым годом он только расширяется. В связи с этим актуальной становится задача классификации этих устройств. Анализ используемых в ЗУ схемотехнических решений, показывает, что в их основе заложены несколько базовых алгоритмов управления физико-химическим процессом заряда аккумуляторных батарей. Класс оборудования ЗУ, определяющий его функциональные возможности, зависит от технологической базы, на которой выстроена логика управления ЗУ: она может быть релейной или микропроцессорной.

В простейших ЗУ реализован один из принципов – ограничения тока заряда либо ограничения напряжения заряда. Заряд с ограничением тока используется для щелочных (никель-кадмиевых и никель-металлгидридных), а заряд с ограничением напряжения – для свинцово-кислотных аккумуляторов. Главными достоинствами этих ЗУ являются простота и низкая стоимость, а недостатками – длительное время заряда, необходимость иметь несколько устройств под разные типы батареи и, как правило, отсутствие управления зарядом, сокращающее срок службы аккумуляторов.

Быстрое развитие электроники и элементной базы привели к созданию ЗУ с микропроцессорным управлением. Применяемые в них специализированные микросхемы способны обеспечить автоматический заряд батарей по заданному алгоритму. Кроме того, такие устройства помимо заряда могут дополнительно обеспечивать измерение емкости батареи и ее отдельных элементов, а также степени разряда. В отличие от простейших, ЗУ на микропроцессорной базе способны останавливать процесс заряда по нескольким параметрам: скорости повышения температуры ΔТ/Δt, пиковому напряжению на аккумуляторной батарее, кратковременному понижению напряжения ΔU/Δt, максимальной температуре, времени (сигналу таймера). В отдельных ЗУ микросхемы обеспечивают температурную компенсацию заряда путем контроля температуры окружающей среды. Также некоторые типы ЗУ выполняются универсальными для работы с любыми батареями: как с свинцово-кислотными, так и со щелочными.

На практике, расширение функциональных возможностей ЗУ обеспечивают, устанавливая дополнительные устройства. В этом случае применяют термин «зарядный комплекс» (далее – ЗК). С помощью ЗК можно обеспечить полную автоматизацию и оптимизацию процесса заряда батарей, что позволяет максимально использовать ее ресурс и сократить затраты на эксплуатацию.

Одним из лидеров в области разработки и производства зарядных устройств и комплексов для тяговых батарей является фирма GFS GmbH (Германия). Зарядные устройства марки GFS представлены сериями Standard, Economic, Pulse, Vario и HF-Line.

Бюджетные серии ЗУ Standard, Economic имеют зарядные вольт-амперные характеристики (W_a) согласно стандарту DIN 41774. Серия Economic относится к классу простейших ЗУ с механизмом временного контроля зарядного процесса. В устройствах Standard реализована функция автоматического управления зарядным процессом, путем контроля величины заряженной емкости батареи в А·ч. Кроме того, все устройства этой серии оснащены ЖК-дисплеями.

Зарядные устройства серии Pulse согласно стандарту DIN 41774 имеют модифицированную зарядную характеристику W_aW_p. Благодаря импульсной характеристике заряда применение этих ЗУ позволяет предотвратить сульфатацию пластин аккумуляторных батарей и существенно сократить время заряда.

Универсальные ЗУ серии Vario могут использоваться как для заряда свинцово-кислотных (малообслуживаемых) батарей, так и для щелочных и гелевых (необслуживаемых) аккумуляторов. Данная серия устройств имеет зарядную характеристику IUI_a.

Зарядные устройства серии HF-Line сконструированы на базе высокочастотного IGBT преобразования с безтрансформаторным входом. Они предназначены для заряда любых типов батарей за счет выбора различных характеристик, имеют возможность подключения различного дополнительного оборудования, а также отличаются компактностью и небольшим весом.

С целью повышения эффективности процесса заряда батарей, увеличения срока их службы и оптимизации эксплуатационных затрат ЗУ фирмы GFS серий Pulse, Vario и HF-Line могут быть оснащены вспомогательными устройствами.

Система доливки воды предназначена для сокращения времени и затрат на заряд тяговых батарей с жидким электролитом. Подача дистиллированной воды осуществляется автоматически на каждый элемент аккумуляторной батареи через систему шлангов, связанную с источником. В качестве последнего может быть использован резервуар, установленный на высоте не менее 3 м тележкой с насосом или центральной системой очистки воды. Наполнение резервуара производится вручную или автоматически с помощью триггера, установленного на зарядном устройстве.

Вакуумный насос для перемешивания электролита позволяет предотвратить сульфатацию пластин в аккумуляторных батареях и сократить время заряда.

Пульт мониторинга предназначен для дистанционного контроля зарядного процесса, что позволяет оператору управлять процессом со стационарного рабочего места.

Система контроля батарей Bat-Control служит для мониторинга процесса заряда и разряда батареи, условий ее эксплуатации, подсчета количества циклов заряда и разряда, а также хранения архива данных о параметрах всех зарядов и разрядов батарей, которые могут быть считаны в любой промежуток времени по компьютерному интерфейсу.

Завершая обзор зарядных устройств для тяговых батарей необходимо отметить, что правильный выбор типа и состава зарядного комплекса позволяет повысить эффективность эксплуатации тяговых батарей и снизить эксплуатационные затраты складских комплексов.