Quais padrões de segurança de bateria são importantes para projetos AGV e AMR nos EUA?

Para um projeto AGV ou AMR dos EUA, não existe um certificado de segurança único que cubra a bateria, o veículo, o sistema de carregamento, o transporte e a instalação no local de trabalho de uma só vez. Um Bateria AGV pode precisar atender a um padrão de bateria industrial, enquanto o veículo completo é avaliado sob uma estrutura de segurança diferente e a bateria de lítio deve atender separadamente aos requisitos de transporte.

Para as equipes de compras e engenharia, a abordagem prática é separar a conformidade em quatro camadas: segurança da bateria, segurança do veículo ou da plataforma móvel, transporte da bateria de lítio e instalação no local de trabalho. IEC 62619, UL 3100, ANSI/ITSDF B56.5, ANSI/A3 R15.08, ISO 3691-4, UN 38.3, UL 583, requisitos OSHA e padrões NFPA podem ser importantes, mas não servem ao mesmo propósito.

Quais padrões de segurança de baterias AGV realmente são importantes?

A certificação de bateria AGV mais relevante depende primeiro do que está sendo avaliado. Uma bateria de lítio, uma plataforma móvel autônoma, uma empilhadeira automatizada e uma instalação de carregamento têm limites de segurança diferentes.

Para a maioria dos projetos industriais, as equipes de compras devem fazer três perguntas antes de solicitar qualquer certificação:

• Que tipo de AGV ou AMR usará a bateria?
• O requisito é para bateria, veículo completo ou instalação?
• A bateria será enviada separadamente ou instalada no equipamento?

Essa distinção evita um dos erros de especificação mais comuns: tratar todas as normas de segurança como intercambiáveis.

UL 2271 para baterias

A UL 2271 abrange conjuntos de armazenamento de energia elétrica usados ​​em aplicações de veículos elétricos leves. Seu escopo inclui baterias, módulos e conjuntos de armazenamento de energia relacionados usados ​​em LEVs. É, portanto, um padrão para baterias e não um padrão geral de segurança para todos os AGV industriais.

Uma equipe de engenharia não deve simplesmente adicionar “UL 2271 obrigatório” a cada Bateria AGV RFQ. A aplicação primeiro precisa se adequar ao escopo da norma.

Esta distinção torna-se particularmente importante com empilhadores industriais. A UL 2271 separa especificamente seu escopo LEV de caminhões industriais pesados, enquanto outras normas UL abordam aplicações em veículos industriais.

Para um projeto AGV, a melhor questão de aquisição é:

Qual padrão UL se aplica a esta configuração exata de bateria e veículo?

Essa redação faz com que o fornecedor identifique o escopo da certificação em vez de apresentar um certificado não relacionado.

IEC 62619 para baterias industriais

A IEC 62619 é diretamente relevante para sistemas industriais de baterias de íons de lítio. A norma estabelece requisitos e testes de segurança para células e baterias secundárias de lítio usadas em aplicações industriais.

Importante para a automação de armazéns, a IEC identifica explicitamente os veículos guiados automaticamente (AGVs) como uma das aplicações motrizes no âmbito da IEC 62619, juntamente com empilhadeiras e outros veículos industriais.

Isto torna a IEC 62619 particularmente útil na avaliação de uma bateria industrial de AGV porque aborda a segurança da bateria em vez da navegação ou do comportamento do veículo.

Para os compradores, a documentação IEC 62619 pode ajudar a estabelecer que o projeto da bateria foi avaliado em relação aos requisitos reconhecidos de segurança da bateria de lítio industrial. Ainda deve ser revisado juntamente com os padrões aplicáveis ​​ao AGV ou AMR completo.

ONU 38.3 para Transporte de Lítio

Qualquer bateria AGV de lítio que entra no transporte comercial também precisa de uma revisão separada de segurança de transporte.

ONU 38.3 refere-se aos testes de bateria de lítio contidos na subseção 38.3 do Manual de Testes e Critérios das Nações Unidas. Nos Estados Unidos, a PHMSA identifica esses testes de projeto como parte dos requisitos associados ao transporte de baterias de lítio e também aborda a disponibilidade de resumos de testes de baterias de lítio.

Uma bateria UN38.3 é testada para condições de transporte. Isso não significa que a ONU 38.3 certifica a bateria para operação segura dentro de um AGV.

Uma maneira útil de distinguir os padrões é:

Exigência	Finalidade Primária
IEC 62619	Segurança industrial da bateria de lítio
UL 2271	Sistemas de bateria dentro do escopo LEV aplicável
ONU 38.3	Teste de transporte de bateria de lítio
UL 3100	Segurança automatizada de plataformas móveis
ANSI/ITSDF B56.5	Segurança de veículos industriais sem motorista
ANSI/A3 R15.08	Segurança de robôs móveis industriais

Por que as certificações não são intercambiáveis

A certificação impressa em um Bateria AGV deve ser sempre interpretada dentro do seu âmbito.

O ONU 38.3 não substitui os testes de segurança de baterias industriais. A IEC 62619 não certifica o sistema de navegação de um AMR. Da mesma forma, um padrão em nível de veículo não demonstra automaticamente que cada configuração possível de bateria de substituição atendeu de forma independente aos requisitos apropriados da bateria.

Esta abordagem em camadas é especialmente importante porque AGVs e AMRs combinam vários sistemas:

• células e módulos de bateria;
• sistema de gerenciamento de bateria;
• distribuição de energia;
• sistema de acionamento;
• carregador;
• navegação e sensoriamento;
• controles de segurança;
• controlos de frota ou de supervisão.

Uma especificação de conformidade forte identifica, portanto, qual norma se aplica a cada parte relevante do sistema, em vez de solicitar um produto genérico “certificado de segurança”.

Como a UL 3100 se aplica aos sistemas de baterias AGV

A UL 3100 aborda plataformas móveis automatizadas operadas por bateria usadas em ambientes comerciais e industriais. Seu escopo abrange plataformas utilizadas para tarefas como transporte, elevação, coleta de produtos e reboque, e inclui sistemas alimentados por baterias de chumbo-ácido ou à base de lítio.

Para um projeto de bateria AGV, o UL 3100 é importante porque a bateria não opera de forma independente. Torna-se parte de uma plataforma elétrica, de carregamento, de controle e móvel integrada.

Integração de bateria e carregador

A compatibilidade da bateria deve ser avaliada como parte do sistema de energia completo.

Isso inclui a relação entre:

• tensão da bateria;
• corrente de carga permitida;
• corrente de descarga;
• saída do carregador;
• Limites do BMS;
• controlador de veículo;
• contatos ou conectores de carregamento;
• comportamento de desligamento de emergência.

A UL 3100 cobre expressamente plataformas móveis automatizadas alimentadas por bateria recarregável que usam sistemas de carregamento condutivos, quer o carregamento ocorra a bordo ou fora dele.

Por esse motivo, escolher uma bateria AGV apenas por tensão e capacidade de amp-hora não é suficiente para uma implantação em produção. A bateria, o carregador, o BMS e os controles do veículo precisam funcionar como um sistema coordenado.

BMS e controles de proteção

O BMS é uma camada de segurança central em uma bateria AGV de lítio.

Dependendo da arquitetura da bateria, as funções de proteção geralmente abordam condições como:

• tensão celular excessiva;
• baixa tensão celular;
• corrente excessiva;
• curto-circuito;
• temperatura anormal;
• cobrando fora dos limites permitidos.

Os limites exatos de proteção devem provir do projeto da bateria, dos requisitos da célula, do perfil operacional do veículo e da avaliação de segurança aplicável, em vez de valores genéricos copiados de outra bateria.

Para as equipas de aquisição, isto significa que a documentação do BMS deve explicar o que as funções de proteção monitorizam, como a bateria responde a condições anormais e como o BMS comunica falhas relevantes ao veículo onde a comunicação é necessária.

Requisitos do carregador externo

O carregamento automático é comum em frotas AGV e AMR porque os veículos podem retornar aos pontos de carregamento entre tarefas ou durante janelas de carregamento programadas.

A UL 3100 declara especificamente que partes do sistema localizadas fora da plataforma móvel automatizada, como um carregador externo, devem ser instaladas de acordo com o Código Elétrico Nacional, NFPA 70.

Isso significa que a segurança da bateria AGV não para no conector da bateria.

As revisões de engenharia também devem considerar o carregador, o circuito derivado, o local de carregamento, o arranjo de acoplamento, a proteção do equipamento e os requisitos de instalação aplicáveis ​​à instalação.

Quando UL 583 se aplica

Nem todo veículo automatizado movido a bateria pertence à UL 3100.

O escopo atual da UL 3100 estabelece que as plataformas móveis automatizadas abrangidas pela norma não são fornecidas com garfos e não se destinam a operar como empilhadeiras. Dispositivos com capacidade de empilhadeira são tratados como caminhões industriais e avaliados de acordo com os requisitos aplicáveis ​​para caminhões industriais.

A UL 583 abrange caminhões industriais movidos a bateria elétrica, incluindo empilhadeiras, tratores, empilhadeiras e outros veículos destinados ao uso industrial. Aborda riscos incluindo incêndio, choque elétrico e explosão e também abrange fontes de energia destinadas a esses caminhões.

Esta classificação deve ser resolvida no início de um projeto de bateria AGV. Um carrinho automatizado e uma empilhadeira automatizada podem operar no mesmo armazém, mas seguir caminhos diferentes de segurança do produto.

Padrões de segurança AGV e AMR além das baterias

Padrões de segurança AGV vão muito além da certificação de baterias. Os robôs móveis operam em torno de trabalhadores, racks, transportadores, portas, estações de trabalho e outros veículos, portanto a máquina acabada precisa de uma avaliação de segurança mais ampla.

Nos EUA, ANSI/ITSDF B56.5 e ANSI/A3 R15.08 são estruturas particularmente importantes para diferentes categorias de equipamentos industriais autônomos.

ANSI/ITSDF B56.5 para AGVs

ANSI/ITSDF B56.5 aborda veículos industriais guiados automaticamente sem motorista e funções automatizadas de veículos industriais tripulados.

A edição atual B56.5-2024 estabelece requisitos de segurança associados ao projeto, operação e manutenção de veículos industriais motorizados e não tripulados guiados automaticamente e aos sistemas em que operam.

Isso é mais amplo do que a certificação de bateria AGV. Considera o veículo industrial como um sistema funcional em vez de avaliar apenas a sua fonte de energia.

Um projeto pode, portanto, ter uma bateria AGV que satisfaça um padrão de bateria apropriado, ao mesmo tempo que requer avaliação separada do movimento do veículo, controles, condições operacionais e segurança do sistema.

ANSI/A3 R15.08 para AMRs

ANSI/A3 R15.08 concentra-se em robôs móveis industriais.

A Parte 1 fornece requisitos de segurança para o próprio robô móvel industrial, enquanto a Parte 2 aborda sistemas IMR, aplicações e integração de sistemas.

Esta distinção é importante para a segurança da bateria AMR porque a bateria é apenas um elemento de controle de risco dentro de um sistema autônomo muito maior.

Uma implantação compatível também deve considerar como o robô está integrado ao seu local de trabalho, incluindo interações com pessoas, outras máquinas, estações de carregamento e equipamentos de manuseio de materiais.

Segurança do Sistema ISO 3691-4

A ISO 3691-4:2023 aborda requisitos de segurança e verificação para caminhões industriais sem motorista e seus sistemas.

A norma reconhece caminhões industriais sem motorista como caminhões motorizados projetados para operar automaticamente e considera o ambiente operacional uma parte importante da implantação segura.

No entanto, a ISO faz uma distinção especialmente importante para os engenheiros de baterias: os requisitos para a fonte de energia não são cobertos pela ISO 3691-4.

Um Bateria AGV portanto, precisa ser avaliado sob os requisitos apropriados de bateria e segurança elétrica, separadamente das considerações da ISO 3691-4 em nível de veículo.

Escopo da bateria vs. escopo do veículo

A maneira mais fácil de estruturar uma revisão de conformidade AGV ou AMR é atribuir a cada padrão um escopo claro.

Camada de segurança	Exemplos
Bateria	CEI 62619; padrões de bateria UL aplicáveis
Transporte	ONU 38.3
Plataforma móvel automatizada	UL 3100
Veículo industrial sem condutor	ANSI/ITSDF B56.5
Robô móvel industrial	ANSI/A3 R15.08
Segurança internacional de caminhões sem motorista	ISO 3691-4
Caminhão industrial elétrico	UL 583
Local de trabalho e instalação	Requisitos OSHA, NEC, NFPA conforme aplicável

Essa estrutura evita pedir a um certificado de bateria AGV para provar algo que nunca foi projetado para avaliar.

Quando as regras OSHA, NFPA e de remessa se aplicam

Os padrões de produtos são apenas uma parte de uma implantação nos EUA. Transporte, trabalho elétrico nas instalações, segurança contra incêndio e práticas no local de trabalho podem introduzir requisitos adicionais.

As regras aplicáveis ​​dependem de como o AGV ou AMR é classificado e onde e como o equipamento será operado.

Resumos de testes da ONU 38.3

Para baterias de lítio que entram no transporte, a documentação de aquisição deve incluir as informações necessárias para verificar os testes UN 38.3.

A PHMSA explica que as baterias de lítio devem passar pelos testes de projeto aplicáveis ​​na subseção 38.3 e fornece orientação que cobre os requisitos de resumo do teste da bateria de lítio.

Ao comprar uma bateria AGV, os compradores devem ser capazes de conectar a documentação do teste à bateria real fornecida, em vez de receber um relatório não relacionado para um pacote diferente.

Isso faz com que a identificação exata da bateria e a referência do documento de teste sejam partes importantes da qualificação do fornecedor.

Áreas de carregamento OSHA 1910.178

OSHA 29 CFR 1910.178 aplica-se a caminhões industriais motorizados dentro de seu escopo definido e contém requisitos para troca e carregamento de baterias de armazenamento.

Entre outras disposições, a OSHA exige que as instalações de carregamento de baterias para caminhões industriais motorizados aplicáveis ​​estejam localizadas em áreas designadas e aborda proteção contra incêndio, ventilação, proteção de equipamentos de carregamento e precauções contra chamas abertas, faíscas e arcos elétricos.

Estas regras não devem ser aplicadas automaticamente a todos os pequenos AMR simplesmente porque contêm uma bateria AGV ou uma bateria de lítio. A classificação do equipamento e as disposições aplicáveis ​​da OSHA devem primeiro ser estabelecidas.

NFPA 505 Segurança de Caminhões Industriais

NFPA 505 é a norma de segurança contra incêndio para caminhões industriais motorizados, incluindo designações de tipo, áreas de uso, conversões, manutenção e operações. A norma aborda a estrutura de segurança contra incêndio para caminhões industriais motorizados e seu uso em ambientes industriais.

Torna-se particularmente relevante quando o veículo automatizado se enquadra nas classificações de caminhão industrial motorizado.

Para a seleção da bateria, isso significa que o ambiente operacional deve ser definido antes de finalizar o Bateria AGV especificação. O tipo de veículo, a classificação da instalação e os requisitos de segurança contra incêndio podem afetar quais padrões de equipamento precisam ser considerados.

Regras NEC para carregadores externos

O Código Elétrico Nacional entra em discussão quando o equipamento de carregamento passa a fazer parte da instalação elétrica da instalação.

A UL 3100 conecta especificamente partes externas de um sistema de plataforma móvel automatizado, incluindo carregadores, com instalação sob NFPA 70, o Código Elétrico Nacional.

Para os engenheiros de instalações, a lição prática é simples: não aprove primeiro a bateria AGV e deixe a infraestrutura de carregamento até o final do projeto.

A tensão da bateria, a potência de carga, o design da estação de acoplamento, a localização do carregador, a instalação elétrica e o ciclo de funcionamento do veículo devem ser revisados ​​em conjunto.

O que as equipes de compras devem exigir dos fornecedores de baterias

Um bom RFQ de bateria AGV deve exigir mais do que tensão, capacidade, química, dimensões e preço. Deve estabelecer se a bateria é apropriada para o veículo específico, arquitetura de carregamento, ambiente operacional e caminho de conformidade.

O objetivo não é coletar a maior pilha possível de certificados. É obter a evidência certa para a aplicação certa.

Normas Aplicáveis por Tipo de Veículo

Comece definindo o veículo.

A bateria foi projetada para:

• um AGV de transporte discreto;
• um robô móvel autônomo;
• um rebocador;
• uma plataforma automatizada;
• uma empilhadeira automatizada;
• outro caminhão industrial sem motorista?

Essa classificação pode alterar quais padrões de segurança AGV e requisitos de bateria se aplicam.

A IEC 62619 inclui explicitamente os AGVs em seu escopo de aplicação industrial, enquanto a UL 3100 e a UL 583 distinguem entre plataformas móveis automatizadas e caminhões industriais.

Escopo e marcações da certificação

Não pergunte apenas:

“Esta bateria AGV tem certificação UL ou IEC?”

Pergunte qual norma se aplica, qual configuração de bateria foi avaliada e se a documentação cobre a bateria que realmente será fornecida.

A revisão deve identificar detalhes como:

• família de baterias ou identificação do produto;
• tensão nominal;
• configuração aplicável;
• certificação ou padrão de teste relevante;
• marcações associadas;
• referência de teste ou certificação.

Isso ajuda a evitar que um certificado para uma configuração seja tratado como evidência de uma bateria elétrica ou mecanicamente diferente.

Relatórios de teste e rastreabilidade

A rastreabilidade é importante porque uma bateria de lítio é um sistema montado a partir de células, interconexões, componentes de proteção, hardware de gabinete, componentes eletrônicos BMS, conectores e software ou firmware, quando aplicável.

A documentação de aquisição deve permitir conectar a bateria AGV entregue com seus registros de conformidade de apoio.

Para baterias de lítio transportadas, a documentação de resumo do teste UN 38.3 também deve corresponder ao tipo de bateria aplicável.

Documentação de Segurança BMS

O BMS não deve ser tratado como uma lista de verificação de recursos.

Sua estratégia de proteção deve corresponder aos requisitos elétricos e operacionais da bateria, do carregador e do veículo do AGV.

Documentação útil pode identificar:

• condições monitoradas;
• funções de proteção;
• respostas a falhas;
• condições de cobrança permitidas;
• condições de descarga permitidas;
• monitoramento de temperatura;
• comunicações exigidas pelo veículo;
• comportamento após um evento protetor.

Para projetos OEM, essas informações também ajudam os engenheiros de veículos a definir como as falhas da bateria interagem com o controlador do robô e a estratégia operacional da frota.

Registros de compatibilidade do carregador

A compatibilidade da bateria e do carregador deve ser documentada antes da implantação.

Isto torna-se especialmente importante para frotas AGV e AMR que utilizam atracação automática, cobrança de oportunidade ou cobrança parcial frequente, porque a cobrança está integrada diretamente na operação da frota.

O fornecedor deve ser capaz de definir os requisitos de carregamento elétrico para a bateria do AGV, enquanto o integrador do sistema verifica se o carregador e o veículo seguem esses requisitos.

Para plataformas móveis automatizadas avaliadas de acordo com a UL 3100, o carregamento pode ocorrer através de sistemas condutores dentro ou fora do veículo, e os componentes externos do sistema têm considerações de instalação separadas.

Controle de Mudanças e Requalificação

O requisito final de aquisição é muitas vezes esquecido: definir o que acontece quando a bateria é trocada.

Uma alteração nas células, no hardware do BMS, nos dispositivos de proteção, no design do invólucro, na configuração elétrica, na interface do carregador ou em outros componentes relevantes para a segurança pode afetar a relação entre o produto fornecido e sua avaliação original.

Para programas AGV de longo prazo, os fornecedores devem manter a documentação do produto controlada e comunicar alterações relevantes para a segurança, em vez de permitir que um técnico qualificado Bateria AGV especificação para variar em lotes de produção sucessivos.

Isto é especialmente importante quando uma plataforma de bateria suportará uma frota durante vários anos. Um forte processo de qualificação faz mais do que aprovar a primeira amostra. Ele estabelece uma configuração de bateria repetível, documentação rastreável, requisitos de carregamento compatíveis e um processo claro para revisão de alterações futuras.

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