Quali standard di sicurezza delle batterie sono importanti per i progetti AGV e AMR negli Stati Uniti?

Per un progetto AGV o AMR statunitense, non esiste un unico certificato di sicurezza che copra contemporaneamente la batteria, il veicolo, il sistema di ricarica, il trasporto e l’installazione sul posto di lavoro. An Batteria AGV potrebbe dover soddisfare uno standard per le batterie industriali, mentre il veicolo completato viene valutato secondo un diverso quadro di sicurezza e la batteria al litio deve soddisfare separatamente i requisiti di trasporto.

Per i team di procurement e ingegneria, l’approccio pratico consiste nel separare la conformità in quattro livelli: sicurezza della batteria, sicurezza del veicolo o della piattaforma mobile, trasporto della batteria al litio e installazione sul posto di lavoro. IEC 62619, UL 3100, ANSI/ITSDF B56.5, ANSI/A3 R15.08, ISO 3691-4, UN 38.3, UL 583, i requisiti OSHA e gli standard NFPA possono essere importanti, ma non hanno lo stesso scopo.

Quali standard di sicurezza per le batterie AGV contano davvero?

La certificazione più rilevante delle batterie AGV dipende innanzitutto da ciò che viene valutato. Un pacco batterie al litio, una piattaforma mobile autonoma, un carrello elevatore automatizzato e un impianto di ricarica hanno limiti di sicurezza diversi.

Per la maggior parte dei progetti industriali, i team di procurement dovrebbero porre tre domande prima di richiedere qualsiasi certificazione:

• Che tipo di AGV o AMR utilizzerà la batteria?
• I requisiti riguardano il pacco batteria, il veicolo completo o l'installazione?
• La batteria verrà spedita separatamente o installata nell'apparecchiatura?

Questa distinzione previene uno degli errori di specifica più comuni: considerare ogni standard di sicurezza come intercambiabile.

UL 2271 per pacchi batteria

UL 2271 copre gli assemblaggi di accumulo di energia elettrica utilizzati nelle applicazioni per veicoli elettrici leggeri. Il suo campo di applicazione comprende pacchi batteria, moduli e relativi gruppi di accumulo di energia utilizzati nei LEV. Si tratta quindi di uno standard a livello di batteria, non di uno standard di sicurezza generale per ogni AGV industriale.

Un team di ingegneri non dovrebbe semplicemente aggiungere “UL 2271 richiesto” a ogni Batteria AGV Richiesta di offerta. L'applicazione deve innanzitutto rientrare nel campo di applicazione dello standard.

Questa distinzione diventa particolarmente importante con i carrelli industriali. UL 2271 separa specificamente il campo di applicazione LEV dai camion industriali con conducente a bordo per carichi pesanti, mentre altri standard UL riguardano le applicazioni dei veicoli industriali.

Per un progetto AGV, la domanda migliore per l’approvvigionamento è:

Quale standard UL si applica a questa esatta configurazione di batteria e veicolo?

Questa formulazione fa sì che il fornitore identifichi l'ambito di certificazione anziché presentare un certificato non correlato.

IEC 62619 per batterie industriali

La norma IEC 62619 è direttamente rilevante per i sistemi di batterie industriali agli ioni di litio. Lo standard stabilisce requisiti di sicurezza e test per celle e batterie al litio secondarie utilizzate in applicazioni industriali.

È importante sottolineare che per l'automazione dei magazzini, la IEC identifica esplicitamente i veicoli a guida automatizzata (AGV) come una delle applicazioni motrici nell'ambito della norma IEC 62619, insieme ai carrelli elevatori e ad altri veicoli industriali.

Ciò rende la norma IEC 62619 particolarmente utile quando si valuta una batteria AGV industriale perché riguarda la sicurezza della batteria piuttosto che la navigazione o il comportamento del veicolo.

Per gli acquirenti, la documentazione IEC 62619 può aiutare a stabilire che il design della batteria è stato valutato rispetto ai requisiti di sicurezza riconosciuti per le batterie al litio industriali. Dovrebbe ancora essere rivisto insieme agli standard applicabili all’AGV o all’AMR completi.

ONU 38.3 per il trasporto del litio

Qualsiasi batteria AGV al litio immessa nel trasporto commerciale necessita anche di una revisione separata della sicurezza del trasporto.

L'ONU 38.3 si riferisce ai test sulle batterie al litio contenuti nella sottosezione 38.3 del Manuale dei test e dei criteri delle Nazioni Unite. Negli Stati Uniti, PHMSA identifica questi test di progettazione come parte dei requisiti associati al trasporto di batterie al litio e affronta anche la disponibilità di riepiloghi dei test sulle batterie al litio.

Una batteria UN38.3 è testata per le condizioni di trasporto. Ciò non significa che la norma UN 38.3 certifica la batteria per il funzionamento sicuro all'interno di un AGV.

Un modo utile per distinguere gli standard è:

Requisito	Scopo primario
Norma IEC 62619	Sicurezza delle batterie al litio industriali
UL2271	Sistemi di batterie nell'ambito LEV applicabile
ONU 38.3	Test di trasporto delle batterie al litio
UL3100	Sicurezza automatizzata della piattaforma mobile
ANSI/ITSDF B56.5	Sicurezza dei veicoli industriali senza conducente
ANSI/A3 R15.08	Sicurezza dei robot mobili industriali

Perché le certificazioni non sono intercambiabili

La certificazione stampata su an Batteria AGV deve sempre essere interpretato nel suo ambito.

La norma UN 38.3 non sostituisce i test di sicurezza delle batterie industriali. La norma IEC 62619 non certifica il sistema di navigazione di un AMR. Allo stesso modo, uno standard a livello di veicolo non dimostra automaticamente che ogni possibile configurazione della batteria sostitutiva abbia soddisfatto in modo indipendente i requisiti appropriati della batteria.

Questo approccio a più livelli è particolarmente importante perché AGV e AMR combinano diversi sistemi:

• celle e moduli di batterie;
• sistema di gestione della batteria;
• distribuzione dell'energia;
• sistema di azionamento;
• caricatore;
• navigazione e rilevamento;
• controlli di sicurezza;
• flotta o controlli di supervisione.

Una forte specifica di conformità identifica quindi quale standard si applica a ciascuna parte rilevante del sistema invece di richiedere un generico prodotto “certificato di sicurezza”.

Come si applica la norma UL 3100 ai sistemi di batterie AGV

UL 3100 si rivolge alle piattaforme mobili automatizzate alimentate a batteria utilizzate in ambienti commerciali e industriali. Il suo ambito copre le piattaforme utilizzate per attività quali il trasporto, il sollevamento, la raccolta dei prodotti e il traino e comprende sistemi alimentati da batterie al piombo o a base di litio.

Per un progetto di batteria AGV, UL 3100 è importante perché la batteria non funziona in modo indipendente. Diventa parte di una piattaforma elettrica, di ricarica, di controllo e mobile integrata.

Integrazione di batteria e caricabatterie

La compatibilità della batteria deve essere valutata come parte del sistema di alimentazione completo.

Ciò include la relazione tra:

• tensione della batteria;
• corrente di carica consentita;
• corrente di scarica;
• uscita del caricatore;
• Limiti del BMS;
• controllore del veicolo;
• contatti o connettori di ricarica;
• comportamento di arresto di emergenza.

La norma UL 3100 copre espressamente le piattaforme mobili automatizzate alimentate a batteria ricaricabile che utilizzano sistemi di ricarica conduttiva, indipendentemente dal fatto che la ricarica avvenga a bordo o fuori bordo.

Per questo motivo, scegliere una batteria AGV esclusivamente in base alla tensione e alla capacità amperora non è sufficiente per un’implementazione di produzione. La batteria, il caricabatterie, il BMS e i controlli del veicolo devono funzionare come un sistema coordinato.

BMS e controlli protettivi

Il BMS è uno strato di sicurezza centrale in una batteria AGV al litio.

A seconda dell'architettura della batteria, le funzioni di protezione affrontano comunemente condizioni quali:

• tensione eccessiva delle celle;
• bassa tensione delle celle;
• corrente eccessiva;
• cortocircuito;
• temperatura anomala;
• ricarica al di fuori dei limiti consentiti.

Le soglie di protezione esatte dovrebbero derivare dal design della batteria, dai requisiti delle celle, dal profilo operativo del veicolo e dalla valutazione della sicurezza applicabile piuttosto che da valori generici copiati da un'altra batteria.

Per i team di approvvigionamento, ciò significa che la documentazione del BMS dovrebbe spiegare cosa monitorano le funzioni di protezione, come la batteria risponde a condizioni anomale e come il BMS comunica i guasti rilevanti al veicolo laddove è richiesta la comunicazione.

Requisiti del caricabatterie esterno

La ricarica automatica è comune nelle flotte AGV e AMR perché i veicoli possono tornare ai punti di ricarica tra un’attività e l’altra o durante le finestre di ricarica programmate.

Lo standard UL 3100 afferma specificamente che le parti del sistema situate al di fuori della piattaforma mobile automatizzata, come un caricabatterie esterno, devono essere installate in conformità con il Codice elettrico nazionale, NFPA 70.

Ciò significa che la sicurezza della batteria AGV non si ferma al connettore della batteria.

Le revisioni tecniche dovrebbero considerare anche il caricabatterie, il circuito derivato, il luogo di ricarica, la disposizione degli alloggiamenti, la protezione delle apparecchiature e i requisiti di installazione applicabili alla struttura.

Quando si applica la norma UL 583

Non tutti i veicoli automatizzati alimentati a batteria rientrano nella norma UL 3100.

L'attuale ambito di applicazione della norma UL 3100 afferma che le piattaforme mobili automatizzate coperte dallo standard non sono dotate di forche e non sono destinate a funzionare come carrelli elevatori. I dispositivi con funzionalità di carrello elevatore vengono trattati come carrelli industriali e valutati in base ai requisiti applicabili sui carrelli industriali.

UL 583 copre i carrelli industriali elettrici alimentati a batteria, inclusi carrelli elevatori, trattori, carrelli elevatori a piattaforma e altri veicoli destinati all'uso industriale. Affronta i rischi tra cui incendio, scossa elettrica ed esplosione e copre anche le fonti di alimentazione destinate a tali camion.

Questa classificazione dovrebbe essere risolta nelle prime fasi di un progetto di batteria AGV. Un carrello automatizzato e un carrello elevatore automatizzato possono operare nello stesso magazzino ma seguire percorsi diversi per la sicurezza del prodotto.

Standard di sicurezza AGV e AMR oltre le batterie

Standard di sicurezza dell'AGV si estendono ben oltre la certificazione della batteria. I robot mobili operano attorno a lavoratori, scaffalature, trasportatori, porte, postazioni di lavoro e altri veicoli, quindi la macchina finita necessita di una valutazione di sicurezza più ampia.

Negli Stati Uniti, ANSI/ITSDF B56.5 e ANSI/A3 R15.08 sono quadri particolarmente importanti per diverse categorie di apparecchiature industriali autonome.

ANSI/ITSDF B56.5 per AGV

ANSI/ITSDF B56.5 riguarda i veicoli industriali a guida automatica senza conducente e le funzioni automatizzate dei veicoli industriali con equipaggio.

L'attuale edizione B56.5-2024 stabilisce i requisiti di sicurezza associati alla progettazione, al funzionamento e alla manutenzione dei veicoli industriali a guida automatica motorizzati e senza pilota e dei sistemi in cui operano.

Si tratta di una certificazione più ampia della certificazione delle batterie AGV. Considera il veicolo industriale come un sistema funzionante piuttosto che valutarne solo la fonte energetica.

Un progetto può quindi avere una batteria AGV che soddisfa uno standard di batteria appropriato pur richiedendo comunque una valutazione separata del movimento del veicolo, dei controlli, delle condizioni operative e della sicurezza del sistema.

ANSI/A3 R15.08 per AMR

ANSI/A3 R15.08 si concentra sui robot mobili industriali.

La Parte 1 fornisce i requisiti di sicurezza per il robot mobile industriale stesso, mentre la Parte 2 affronta i sistemi IMR, le applicazioni e l'integrazione dei sistemi.

Questa distinzione è importante per la sicurezza delle batterie AMR perché la batteria è solo un elemento di controllo del rischio all’interno di un sistema autonomo molto più ampio.

Un’implementazione conforme deve anche considerare il modo in cui il robot è integrato nel suo posto di lavoro, comprese le interazioni con persone, altre macchine, stazioni di ricarica e attrezzature per la movimentazione dei materiali.

Sicurezza del sistema ISO 3691-4

La norma ISO 3691-4:2023 affronta i requisiti di sicurezza e la verifica per i carrelli industriali senza conducente e i relativi sistemi.

Lo standard riconosce i carrelli industriali senza conducente come carrelli a motore progettati per funzionare automaticamente e considera l’ambiente operativo una parte importante per un’implementazione sicura.

Tuttavia, l’ISO fa una distinzione particolarmente importante per gli ingegneri delle batterie: i requisiti per la fonte di alimentazione non sono coperti dalla norma ISO 3691-4.

UN Batteria AGV pertanto deve essere valutato in base ai requisiti di sicurezza elettrica e della batteria appropriati separatamente dalle considerazioni a livello di veicolo ISO 3691-4.

Ambito della batteria vs. Ambito del veicolo

Il modo più semplice per strutturare una revisione della conformità AGV o AMR è assegnare a ogni standard un ambito chiaro.

Strato di sicurezza	Esempi
Batteria	CEI 62619; standard UL applicabili sulle batterie
Trasporti	ONU 38.3
Piattaforma mobile automatizzata	UL3100
Veicolo industriale senza conducente	ANSI/ITSDF B56.5
Robot mobile industriale	ANSI/A3 R15.08
Sicurezza internazionale dei camion senza conducente	ISO 3691-4
Carrello industriale elettrico	UL583
Luogo di lavoro e installazione	Requisiti OSHA, NEC, NFPA applicabili

Questo quadro evita di chiedere al certificato di una batteria AGV di dimostrare qualcosa per cui non è mai stato progettato di valutare.

Quando si applicano le norme OSHA, NFPA e di spedizione

Gli standard di prodotto sono solo una parte dell’implementazione degli Stati Uniti. I trasporti, i lavori elettrici della struttura, la sicurezza antincendio e le pratiche sul posto di lavoro possono introdurre requisiti aggiuntivi.

Le norme applicabili dipendono da come viene classificato l'AGV o l'AMR e da dove e come verrà utilizzata l'apparecchiatura.

Riepiloghi dei test ONU 38.3

Per le batterie al litio destinate ai trasporti, la documentazione di approvvigionamento dovrebbe includere le informazioni necessarie per verificare i test UN 38.3.

PHMSA spiega che le batterie al litio devono essere sottoposte ai test di progettazione applicabili nella sottosezione 38.3 e fornisce indicazioni relative ai requisiti di riepilogo dei test delle batterie al litio.

Quando acquistano una batteria AGV, gli acquirenti dovrebbero essere in grado di collegare la documentazione del test alla batteria effettiva fornita anziché ricevere un rapporto non correlato per un pacco diverso.

Ciò rende l’esatta identificazione della batteria e il riferimento al documento di test parti importanti della qualificazione del fornitore.

OSHA 1910.178 Aree di tariffazione

OSHA 29 CFR 1910.178 si applica ai carrelli industriali a motore nell'ambito definito e contiene i requisiti per la sostituzione e la ricarica delle batterie di accumulo.

Tra le altre disposizioni, l'OSHA richiede che gli impianti di ricarica delle batterie per i veicoli industriali a motore applicabili siano ubicati in aree designate e affronta la protezione antincendio, la ventilazione, la protezione delle apparecchiature di ricarica e le precauzioni contro fiamme libere, scintille e archi elettrici.

Queste regole non dovrebbero essere applicate automaticamente a ogni piccolo AMR semplicemente perché contiene una batteria AGV o una batteria al litio. Innanzitutto è necessario stabilire la classificazione delle apparecchiature e le disposizioni OSHA applicabili.

NFPA 505 Sicurezza dei veicoli industriali

NFPA 505 è lo standard di sicurezza antincendio per i veicoli industriali a motore che comprende designazioni di tipo, aree di utilizzo, conversioni, manutenzione e operazioni. Lo standard affronta il quadro di sicurezza antincendio per i veicoli industriali a motore e il loro utilizzo in ambienti industriali.

Diventa particolarmente rilevante quando il veicolo automatizzato rientra nella classificazione dei veicoli industriali a motore.

Per la selezione della batteria, ciò significa che l'ambiente operativo deve essere definito prima di finalizzare Batteria AGV specifica. Il tipo di veicolo, la classificazione della struttura e i requisiti di sicurezza antincendio possono influenzare gli standard delle apparecchiature da considerare.

Regole NEC per i caricabatterie esterni

Il Codice Elettrico Nazionale entra in discussione quando le apparecchiature di ricarica diventano parte dell'impianto elettrico della struttura.

UL 3100 collega in modo specifico le parti fuori bordo di un sistema di piattaforma mobile automatizzato, compresi i caricabatterie, con installazione conforme a NFPA 70, il codice elettrico nazionale.

Per gli ingegneri delle strutture, la lezione pratica è semplice: non approvare prima la batteria AGV e lasciare l’infrastruttura di ricarica fino alla fine del progetto.

È necessario esaminare insieme la tensione della batteria, la potenza di ricarica, la progettazione della docking station, la posizione del caricabatterie, l'installazione elettrica e il ciclo di lavoro del veicolo.

Cosa dovrebbero richiedere i team di procurement ai fornitori di batterie

Una buona richiesta di offerta per batterie AGV dovrebbe richiedere qualcosa di più di tensione, capacità, chimica, dimensioni e prezzo. Dovrebbe stabilire se la batteria è adatta al veicolo specifico, all’architettura di ricarica, all’ambiente operativo e al percorso di conformità.

L'obiettivo non è raccogliere il maggior numero possibile di certificati. Si tratta di ottenere le giuste prove per la giusta applicazione.

Standard applicabili per tipo di veicolo

Inizia definendo il veicolo.

La batteria è destinata a:

• un AGV da trasporto a basso profilo;
• un robot mobile autonomo;
• un rimorchiatore;
• una piattaforma automatizzata;
• un carrello elevatore automatizzato;
• un altro camion industriale senza conducente?

Tale classificazione può modificare gli standard di sicurezza AGV e i requisiti delle batterie applicabili.

La norma IEC 62619 include esplicitamente gli AGV nel suo ambito di applicazione industriale, mentre UL 3100 e UL 583 distinguono tra piattaforme mobili automatizzate e carrelli industriali.

Ambito e contrassegni della certificazione

Non chiedere solo:

“Questa batteria AGV ha la certificazione UL o IEC?”

Chiedere quale norma si applica, quale configurazione della batteria è stata valutata e se la documentazione copre la batteria che verrà effettivamente fornita.

La revisione dovrebbe identificare dettagli come:

• famiglia di batterie o identificazione del prodotto;
• tensione nominale;
• configurazione applicabile;
• certificazione pertinente o standard di prova;
• marcature associate;
• riferimento del test o della certificazione.

Ciò aiuta a evitare che un certificato per una configurazione venga trattato come prova di un pacco batteria elettricamente o meccanicamente diverso.

Rapporti di prova e tracciabilità

La tracciabilità è importante perché una batteria al litio è un sistema assemblato da celle, interconnessioni, componenti di protezione, hardware dell'involucro, elettronica BMS, connettori e software o firmware ove applicabile.

La documentazione di approvvigionamento dovrebbe consentire di collegare la batteria AGV consegnata con i relativi documenti di conformità di supporto.

Per le batterie al litio trasportate, anche la documentazione di riepilogo dei test UN 38.3 dovrebbe corrispondere al tipo di batteria applicabile.

Documentazione sulla sicurezza BMS

Il BMS non dovrebbe essere trattato come una lista di controllo delle funzionalità.

La sua strategia di protezione dovrebbe corrispondere ai requisiti elettrici e operativi della batteria, del caricabatterie e del veicolo dell'AGV.

La documentazione utile può identificare:

• condizioni monitorate;
• funzioni di protezione;
• risposte agli errori;
• condizioni tariffarie consentite;
• condizioni di scarico consentite;
• monitoraggio della temperatura;
• comunicazioni richieste dal veicolo;
• comportamento dopo un evento protettivo.

Per i progetti OEM, queste informazioni aiutano anche gli ingegneri dei veicoli a definire come i guasti della batteria interagiscono con il controller del robot e la strategia operativa della flotta.

Record di compatibilità del caricabatterie

La compatibilità della batteria e del caricabatterie deve essere documentata prima della distribuzione.

Ciò diventa particolarmente importante per le flotte AGV e AMR che utilizzano l’attracco automatico, la ricarica opportunità o la ricarica parziale frequente poiché la ricarica è integrata direttamente nel funzionamento della flotta.

Il fornitore dovrebbe essere in grado di definire i requisiti di ricarica elettrica per la batteria AGV, mentre l’integratore di sistema verifica che il caricabatterie e il veicolo rispettino tali requisiti.

Per le piattaforme mobili automatizzate valutate secondo UL 3100, la ricarica può avvenire tramite sistemi conduttivi all'interno o all'esterno del veicolo e i componenti del sistema fuori bordo necessitano di considerazioni di installazione separate.

Controllo del cambiamento e riqualificazione

Il requisito finale dell’approvvigionamento viene spesso trascurato: definire cosa succede quando si cambia la batteria.

Una modifica alle celle, all'hardware BMS, ai dispositivi di protezione, al design dell'involucro, alla configurazione elettrica, all'interfaccia del caricabatterie o ad altri componenti rilevanti per la sicurezza può influenzare il rapporto tra il prodotto fornito e la sua valutazione originale.

Per i programmi AGV a lungo termine, i fornitori dovrebbero mantenere la documentazione del prodotto controllata e comunicare le modifiche rilevanti per la sicurezza anziché consentire un intervento qualificato Batteria AGV specifica di derivare su lotti di produzione successivi.

Ciò è particolarmente importante quando una piattaforma di batterie supporterà una flotta per diversi anni. Un processo di qualificazione efficace fa molto più che approvare il primo campione. Stabilisce una configurazione ripetibile della batteria, documentazione tracciabile, requisiti di ricarica compatibili e un processo chiaro per la revisione delle modifiche future.

Scopri di più sulla batteria