フォークリフトのリチウム電池換装レトロフィット：電圧、バラスト、充電 — まず計算せよ

率直に言おう。古いフォークリフトがリチウムに切り替えることは、新しい電池を手に入れることではない。新しいシステムを手に入れることだ。鉛蓄電池は重くてかさばり、その重さは車両のカウンターウェイトの一部である。リチウムパックはずっと軽く、充電の仕方もまったく違う。電圧が合わなければ、BMSが車両と通信できなければ、充電器の準備ができていなければ、車両は正しく動かないか、安全上の問題を抱えることになる。古い家の配線を引き直すようなものだ。電球を替えるのではなく、すべての回路を再点検するのだ。

実際の教訓から始めよう。古い3トンの車両の車隊を持つ自動車部品倉庫が、数回のベンダーのプレゼンテーションの後、車隊全体をリチウムに換装することに決めた。最初に換装された車両は問題を抱えて戻ってきた。荷を積んだ状態で最大揚高まで上げると、車体後部が軽く感じられ、運転手たちは満載での揚げを拒否した。リチウムパックは、置き換えた鉛蓄電池より数百キログラム軽かったため、後部のカウンターウェイトが不足し、揚げモーメントが変わり、安定性が損なわれた。バラストブロックを追加して修正するのに2週間かかり、ダウンタイムによる苦労は電池の価格差よりも大きかった。教訓は単純だ。フォークリフトのリチウム電池換装レトロフィットにおける最初のゲートは価格ではない。物理学だ。

フォークリフトのリチウム電池換装レトロフィットのゲート1：電圧と通信が一致しなければならない

電圧は厳しいゲートだ。車両のモーター、コントローラー、油圧ポンプは、元の電圧プラットフォームを前提に設計されている。リチウムパックの公称電圧と満充電電圧は、車両の電気系統の許容範囲内に収まらなければならない。紙の上で同じ公称電圧だからといって、動作するとは限らない。リチウムは平坦な放電曲線を持ち、満充電時と空のときの電圧の広がりは鉛蓄電池とは異なる。コントローラーの低電圧カットオフが鉛蓄電池用に設定されていた場合、リチウムパックにまだ充電が残っているのに低電圧を警告したり、過放電の前に警告しなかったりする可能性がある。発注する前に、車両メーカーまたはコントローラー供給元から電圧範囲を入手し、ベンダーの試験データを権威として扱うこと。

第二は通信だ。リチウムパックにはバッテリーマネジメントシステムがあり、そのBMSは車両のコントローラーと通信しなければならない。充電状態、温度、故障信号がダッシュボードに届く必要がある。古い車両の多くには、一致する通信インターフェースがまったくないため、レトロフィットにはアダプターモジュールまたは新しいディスプレイが必要になる。このステップは他のどのステップよりも過小評価される。電池を入れると、ゲージは永遠に満充電を示し、運転手は警告なしに車両を使い果たしてしまう。これが通信の不一致の典型的な症状だ。署名する前に、一つの質問をすること。BMSのプロトコルはこの車両のコントローラーと一致するか、そして実車での検証の記録はあるか。

ゲート2：パックが軽くなるので、バラストはどうなるか

リチウムパックは、同じ容量の鉛蓄電池より軽い。それは利点であり、同時にレトロフィットの最大の罠でもある。カウンターウェイトは飾りではない。安定性計算の一部だ。後部の重さが尾部を下に保ち、フォークが荷を持ち上げたときに車両が転倒しないようにする。電池が軽くなれば、重心全体と定格揚荷重を再計算しなければならず、不足分は車両メーカーの要求どおりに配置・固定したバラストブロックで補わなければならない。フレームに適当な鋼板を溶接することは修正ではない。

ここに直感に反する判断がある。換装後、車両の表向きの性能は良く見えるかもしれない。加速が速くなり、見かけの航続距離が長くなる一方で、定格荷重は実際には下げる必要があるかもしれない。再計算なしに元の銘板容量まで揚げ続けると、高揚程の作業には本当のリスクが伴う。換装後は、荷重試験と安定性の再検証が必須であり、試験報告書はファイルに残す。これは厳しい受け入れ項目であり、任意の追加項目ではない。

フォークリフトのリチウム電池換装レトロフィットのゲート3：充電器と充電リズム

鉛蓄電池の充電室と充電ルーチンの両方を変えなければならない。リチウムは休憩中の機会充電が可能だが、どのコンセントでもよいという意味ではない。充電器の電圧、電流、通信プロトコルは電池のBMSと一致しなければならず、充電エリアの防火と換気の要件は新たに評価する必要がある。より重要なのはスケジューリングの論理だ。鉛蓄電池の車隊は夜間にまとめて充電し、電池を交換する。リチウムの車隊は昼食時やシフト交代時に継ぎ足し充電するため、充電器の数、充電器の場所、運転手のルートをすべて再計画する必要がある。充電器が少なすぎると車両は充電待ちの列を作り、多すぎると電気容量増強の請求額が跳ね上がる。

私の推奨は次のとおりだ。1台をパイロットとして換装し、拡大する前に丸1か月運用すること。パイロットは最も厳しい任務をカバーしなければならない。最大揚高、最も重い荷、最も長いシフトだ。データを記録し、それから何台を換装し、何台の充電器を設置するかを決めること。

計算：パーセンテージは捨てて、自分の枠組みを作れ

この記事には、ベンダーの節約パーセンテージやサイクル寿命の主張は出てこない。それらはマーケティングの数字であり、私は引用しない。次の枠組みで自分で計算すること。

自分の倉庫の実際の数字だけを記入すること。電池交換、保守、充電待ちに年間何時間の労務がかかるか。換装見積もりの各行が実際に何を言っているか。パイロット車両が最初の1か月で実際に何時間停止していたか。数字を記入できないところは空白のままにすること。ベンダーのパーセンテージでその空白を埋めてはいけない。

お金に見合うか。一つの数字で判断すること。パイロット車両が1か月に充電と換装の問題で失った時間だ。そのダウンタイムが鉛蓄電池時代の電池交換待ち時間の合計を超えるなら、三つのゲートのいずれかがまだ不合格であり、まだ拡大すべきではない。パイロットがきれいに動き、計算が合うなら、ロットごとに拡大し、各ロットで荷重容量とバラストを再検証すること。リチウム換装レトロフィットでは、ゆっくりが速い。

Da Liu（自動化エンジニア）著

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