Integração CAN nas baterias de empilhadores: o que os fabricantes de equipamento original (OEM) devem fornecer ao fornecedor

Integração CAN nas baterias de empilhadores: o que os fabricantes de equipamento original (OEM) devem fornecer ao fornecedor

Um fornecedor de baterias não consegue conceber uma interface CAN fiável com base apenas numa fotografia do conector e em alguns quadros capturados. Este guia explica o pacote técnico exato que um fabricante de equipamento original (OEM) deve disponibilizar antes de se iniciar a integração do BMS numa bateria para empilhadores.

Isto falha logo no início.

Quando um fabricante de empilhadores (OEM) envia a um fornecedor de baterias apenas a tensão nominal, a capacidade, fotografias dos conectores e um pedido vago para “fazer com que o CAN funcione”, o projeto já passou de uma fase de engenharia controlada para uma fase dispendiosa de engenharia inversa, em que cada pressuposto em falta se traduz num novo atraso no protótipo, numa revisão do firmware ou numa avaria em campo.

Por que razão as empresas de equipamentos de ponta continuam a considerar os dados de comunicação como algo opcional?

A integração do CAN bus na bateria de uma empilhadeira não é uma simples questão de ligação elétrica. Trata-se de um acordo de interface entre o sistema de gestão da bateria, a unidade de controlo do veículo, o carregador, o painel de instrumentos, o inversor de tração, a unidade telemática e, por vezes, uma ECU de gateway.

O fornecedor precisa de mais do que o CAN-H e o CAN-L.

Tem de saber o que cada mensagem significa, quando deve ser apresentada, a quem pertence, o que acontece quando desaparece e qual o dispositivo com autoridade para interromper a carga ou desativar a tração.

A minha opinião direta é simples: Um fabricante de equipamento original (OEM) que não divulgue a definição da interface não pode, de forma razoável, responsabilizar o fornecedor da bateria pelo desempenho da integração.

Um conector CAN não é uma especificação de comunicação

O Norma ISO 11898-1 relativa à rede CAN define a camada de ligação de dados CAN e as regras de codificação física. Não define o significado do byte 3 numa empilhadora específica, nem se o estado de carga utiliza uma escala de 0,5%, nem se a mensagem 0x351 tem de chegar a cada 100 milissegundos.

Essa diferença é importante.

Um fornecedor pode ligar um analisador CAN e ver o tráfego imediatamente. Os quadros aparecem. Os contadores aumentam. Os dados alteram-se quando se carrega no acelerador ou quando o carregador é ligado.

Mas o tráfego não é o que importa.

Considere este quadro:

ID CAN: 0x351
DLC: 8
Dados: 64 0A 5E 10 00 03 7B 92
Ciclo: 100 ms

Sem uma definição de sinal aprovada, o fornecedor não sabe se:

  • O byte 0 corresponde ao estado de carga, ao estado de saúde ou a um contador acumulativo.
  • Os bytes 1–2 utilizam a ordem de bytes da Intel ou da Motorola.
  • A corrente é assinada, sem sinal, com um desvio de 32 000 ou expressa em incrementos de 0,1 A.
  • O byte 5 contém o estado do contactor, a autorização do carregador ou um nível de falha.
  • Os bytes 6–7 correspondem a um CRC, uma soma de verificação, um contador, a temperatura ou preenchimento não utilizado.
  • O quadro é permitido durante o modo de suspensão, o carregamento, a condução ou em todos estes três estados.

As suposições podem resultar num painel de controlo funcional em laboratório. No entanto, não resultam numa bateria segura para produção.

A diferença entre uma demonstração CAN e um produto integrado reside na documentação.

O que o fabricante de equipamento original (OEM) deve fornecer antes do início dos trabalhos de firmware

O fornecedor precisa de um pacote técnico organizado. Não de dez cadeias de e-mails. Não de capturas de ecrã de uma ferramenta de assistência antiga. E, certamente, não de um ficheiro DBC em que metade dos sinais estão identificados como Reservado.

Eis o pacote mínimo de transferência que exigiria antes de aprovar a integração do BMS da bateria da empilhadeira.

Entrega OEMConteúdo obrigatórioPor que razão o fornecedor precisa dissoFalha comum quando falta
Arquitetura de redeTodas as ECUs ligadas, gateways, pontos terminais, segmentos de barramento, portas de diagnóstico e propriedade da redeMostra onde se encontra a bateria e quais os controladores que dependem dos seus dadosA bateria funciona numa bancada, mas deixa de funcionar atrás do portão do veículo
Especificação da camada físicaCAN Classic ou CAN FD, identificadores de 11 ou 29 bits, 250/500 kbps ou outra taxa de transmissão, ponto de amostragem, terminação e circuitos de ativaçãoPermite uma comunicação elétrica estávelEventos de desligamento do barramento, reflexões, falhas intermitentes no arranque
DBC, EDS ou base de dados equivalenteID de mensagens, sinais, posições de bits, escala, deslocamentos, unidades, ordem dos bytes, valores válidos e velocidades de transmissãoFornece o mapeamento das mensagens CAN da bateria da empilhadeiraSOC incorreto, corrente invertida, falsos alarmes de temperatura
Matriz de responsabilidade pelas mensagensECU transmissora, ECU recetora, tempo de ciclo previsto, tempo de espera e atraso de arranque para cada mensagemEvita a duplicação de IDs e conflitos de temporizaçãoDois dispositivos transmitem o mesmo identificador ou os watchdogs expiram
Máquina de estados operacionaisTransições entre os modos de sono, ativo, espera, pré-carregamento, funcionamento, carregamento, avaria, manutenção e desligamentoDefine o comportamento legal, em vez de sinais isoladosOs contactores abrem durante o percurso ou permanecem fechados durante uma avaria
Interface de carregamentoIdentificadores dos carregadores, pedidos de tensão/corrente, lógica de ativação dos carregadores, redução da potência nominal, interrupção do carregamento e comportamento em caso de tempo limiteCoordena o BMS, o carregador e o camiãoO carregador não arranca ou ignora o limite de corrente da bateria
Matriz de reação a falhasGravidade da falha, nível de aviso, resposta de binário, resposta do contactor, condições de recuperação e regras de bloqueioAlinha o comportamento do camião com a proteção do BMSOs avisos menores desativam a tração ou as falhas graves são ignoradas
Desenho da interface elétricaDisposição dos pinos, modelo do conector, entrada de ignição, circuito de interbloqueio, alimentação auxiliar, blindagem e ligação à terraPrevine danos nas comunicações e no hardwareLinha de esteira invertida, desvio em relação ao solo, falha no bloqueio
Especificação de diagnósticoIdentificadores de diagnóstico, UDS ou serviços proprietários, formato DTC, direitos de acesso e método de atualização do firmwareApoia os testes de produção e a assistência no terrenoOs revendedores não conseguem identificar avarias nem atualizar as baterias de substituição
Consultar registos CANArranque a frio, condução normal, baixo nível de carga (SOC), carregamento, carga completa, falhas e registos de desligamentoFornece ao fornecedor provas comportamentais comprovadasOs erros na documentação permanecem ocultos até aos testes com camiões
Matriz de testes de aceitaçãoCondições de aprovação/reprovação, modelos abrangidos, limites ambientais e versões de softwareDefine quando a integração está concluídaRevisões intermináveis porque o termo “funcionar” nunca foi definido

O DBC é importante.

No entanto, uma base de dados DBC descreve normalmente mensagens e sinais; raramente inclui a máquina de estados completa da bateria, a sequência dos contactores, o modelo de cibersegurança, as permissões de diagnóstico ou a resposta do veículo à perda de comunicação, pelo que o fabricante de equipamento original (OEM) deve também emitir um documento de controlo de interface e um plano de aceitação.

A equipa do CoreSpark Capacidades de engenharia de baterias OEM/ODM já abrangem a configuração personalizada do BMS, as opções de comunicação, a conceção dos conectores, a compatibilidade dos carregadores, o desenvolvimento de amostras e o apoio aos testes. Esse fluxo de trabalho só se torna eficiente quando o fabricante fornece dados de interface controlados desde o início, em vez de o fazer após a falha do primeiro protótipo.

Integração CAN nas baterias de empilhadores: o que os fabricantes de equipamento original (OEM) devem fornecer ao fornecedor

O ficheiro DBC deve estar suficientemente completo para permitir a compilação

Um ficheiro DBC do barramento CAN utilizável para os fornecedores de baterias deve definir todos os sinais que a bateria transmite ou recebe.

No mínimo, cada entrada de sinal necessita de:

  • Identificador CAN e formato de quadro
  • Nós de transmissão e receção
  • DLC
  • Bit de início e comprimento do bit
  • Ordem de bytes da Intel ou da Motorola
  • Formato com ou sem sinal
  • Escala e deslocamento
  • Unidade de engenharia
  • Valores mínimos e máximos válidos
  • Valor inicial ou indisponível
  • Tempo de ciclo da mensagem
  • Limite de tempo de espera
  • Definições de estado enumeradas
  • Regras de multiplexação
  • Lógica do contador progressivo
  • CRC ou algoritmo de soma de verificação
  • Estados de funcionamento aplicáveis
  • Versão do software

A descrição da soma de verificação merece uma atenção especial. Não basta escrever “CRC-8”.

O fornecedor necessita do polinómio, do valor inicial, do valor XOR final, das regras de reflexão, do intervalo de bytes protegidos, das regras de inclusão de identificadores, da posição do contador de atividade e de um exemplo verificado de entrada-saída. O CRC-8/SAE-J1850 e o CRC-8/AUTOSAR são ambos cálculos de oito bits, mas não são intercambiáveis.

Um parâmetro em falta pode fazer perder dias.

E não, um registo CAN não é um substituto. Um registo pode confirmar o comportamento, mas raramente revela todos os valores reservados, condições de falha, tempos de espera, regras de escalonamento, sementes de soma de verificação ou variantes específicas do modelo.

O DBC, o CANopen e o J1939 não são o mesmo produto final

O fabricante de equipamento original (OEM) deve identificar o protocolo de camada superior efetivo.

Um sistema CAN proprietário necessita normalmente de um ficheiro DBC e de um documento de controlo de interface. Uma implementação CANopen pode exigir um ficheiro EDS ou DCF, um dicionário de objetos, um mapeamento de PDO, um comportamento SDO, estados NMT, intervalos de heartbeat, regras de identificação de nós e definições de mensagens de emergência.

O Perfil do dispositivo CiA 418 foi criado especificamente para apoiar a interoperabilidade entre módulos de bateria CANopen e carregadores, incluindo carregadores implementados de acordo com a norma CiA 419. Trata-se de uma orientação útil, mas a menção “compatível com CANopen” continua a não indicar a um fornecedor quais os objetos opcionais, mapeamentos, IDs de nó ou regras de temporização que a empilhadeira utiliza efetivamente.

Um camião baseado na norma J1939 necessita do seu próprio conjunto de parâmetros: PGNs, SPNs, endereços de origem, comportamento de reivindicação de endereços, PGNs proprietários, taxas de repetição, requisitos do protocolo de transporte e regras de gestão da rede.

“Utiliza CAN” não nos diz praticamente nada.

É na máquina de estados que os protótipos costumam morrer

A maioria dos problemas de integração não ocorre enquanto o camião circula normalmente. Ocorrem durante as transições.

Ativação. Pré-carregamento. Ligação do carregador. Atraso após desligar a chave. Paragem de emergência. Desligamento por baixa tensão. Recuperação da comunicação.

O fabricante de equipamento original (OEM) deve documentar cada transição como uma sequência, e não como uma lista dispersa de sinais.

Uma sequência de arranque simplificada poderia ser a seguinte:

  1. A chave de ignição ou o controlador do veículo fornece o sinal de ativação da bateria.
  2. O BMS arranca e realiza verificações internas.
  3. O BMS começa a transmitir o seu sinal de funcionamento e as mensagens de estado.
  4. O camião envia um pedido de modo de funcionamento.
  5. O BMS verifica a tensão, a temperatura, o isolamento e o estado de prontidão do contactor.
  6. O circuito de pré-carga fecha-se.
  7. A tensão do circuito de ligação CC atinge o limiar definido pelo fabricante do equipamento original.
  8. Os contactores principais fecham-se.
  9. O BMS confirma que o veículo está “pronto para arrancar”.”
  10. O camião ativa o sistema de tração.

Agora, faz as perguntas incómodas.

E se o pedido do veículo chegar antes de o BMS ter concluído o autoteste? Quanto tempo pode durar a pré-carga? O BMS tem de receber três quadros válidos antes de fechar os contactores? Que percentagem do circuito de ligação CC é considerada como pré-carga concluída: 85%, 90% ou 95%? O que acontece se o sinal de vida do veículo desaparecer durante 500 milissegundos enquanto o camião estiver em movimento?

As respostas não podem provir da imaginação do fornecedor de baterias.

Cada estado necessita de condições de entrada, saída e falha

Para cada estado de funcionamento, o fabricante original deve definir:

  • Condições de admissão
  • Mensagens permitidas
  • Agradecimentos obrigatórios
  • Tempo máximo de transição
  • Estado do contactor
  • Estado do carregador
  • Autorização de tração
  • Comportamento do ecrã
  • Disponibilidade de diagnósticos
  • Condições de saída
  • Resposta de tempo limite
  • Condições de recuperação

A mesma disciplina aplica-se ao sono.

Alguns camiões cortam imediatamente a alimentação da ignição. Outros esperam que a bateria permaneça ativa durante 10, 30 ou 120 segundos, para que o veículo possa registar dados de funcionamento, transmitir mensagens finais ou concluir o envio de dados telemáticos.

Uma bateria que entra em modo de suspensão demasiado cedo pode parecer defeituosa, mesmo que o seu sistema de proteção funcione na perfeição.

A cobrança requer um contrato entre três partes

Muitas equipas debatem a questão do camião e da bateria, considerando o carregador como um acessório.

Isso é um erro.

Num sistema integrado de empilhadores a lítio, o carregador poderá ter de receber:

  • Tensão máxima de carga permitida
  • Corrente máxima de carga permitida
  • Corrente de carga solicitada
  • Tensão da bateria
  • Estado de carga
  • Temperatura mais elevada e mais baixa da célula
  • Estado de ativação de carga
  • Estado do contactor
  • Motivo da redução da potência nominal
  • Comando de interrupção do carregamento
  • Gravidade da falha
  • Identificação da bateria e versão do software

A bateria também pode necessitar de informações sobre a tensão de saída do carregador, a corrente disponível, o estado do carregador, os códigos de avaria e o estado do conector.

Nessa altura, o camião pode ficar estacionado sobre ambos os dispositivos e decidir se o carregamento é permitido com base no estado do travão de estacionamento, na posição da chave, no estado do sistema de bloqueio, na presença do operador, na deteção do conector ou nas regras de funcionamento do armazém.

Quem é o responsável?

O fabricante original deve responder a essa questão por escrito.

A equipa do CoreSpark soluções de baterias para empilhadores abrangem a conceção da área de carregamento, o carregamento de oportunidade, o dimensionamento com base nos turnos, a segurança e o planeamento da conversão. Estes temas estão diretamente ligados à integração CAN, uma vez que um protocolo correto para baterias de lítio de empilhadores deve suportar a estratégia de carregamento efetiva, e não se limitar a indicar o SOC num ecrã.

As etiquetas de tensão podem ocultar problemas de integração

Um empilhador comercializado como “empilhador de 48 V” pode utilizar uma bateria de lítio com uma arquitetura LFP de tensão nominal de 51,2 V. Uma configuração típica de LiFePO₄ em série de 16 células utiliza células com uma tensão nominal de aproximadamente 3,2 V, mas o controlador do empilhador tem em conta toda a janela de funcionamento, e não a indicação na etiqueta de venda.

O fabricante de equipamento original (OEM) deve fornecer:

  • Tensão mínima de funcionamento
  • Tensão nominal
  • Tensão máxima de regeneração
  • Tensão máxima do carregador
  • Limiar de aviso de subtensão
  • Limiar de desligamento por subtensão
  • Resposta a sobretensão
  • Requisitos relativos à capacitância do circuito de ligação CC ou à pré-carga
  • Tensão permitida nos estados de chave ligada e chave desligada

O fornecedor cruza, em seguida, esses limites com a composição química das células, o número de séries, os limiares de proteção do BMS e as definições do carregador.

Corresponder à expressão “48 V” não é engenharia.

Integração CAN nas baterias de empilhadores: o que os fabricantes de equipamento original (OEM) devem fornecer ao fornecedor

As avarias devem provocar um comportamento definido do veículo

Uma matriz de falhas deve associar cada condição da bateria a uma resposta explícita do veículo.

Por exemplo:

Incidente com a bateriaFuncionamento da bateriaPrevisão de tráfego de camiõesRegra de recuperação
Aviso do SOCTransmitir o estado de avisoMostrar aviso; manter a traçãoUltrapassa o limiar SOC do fabricante de equipamento original
Limite baixo de SOCReduzir o limite da corrente de descargaReduzir o binário gradualmenteDesaparece após o carregamento
Sobretemperatura celularCorrente de reduçãoLimitar a tração e a regeneraçãoDesativa-se após serem atingidos os limites de temperatura e de histerese
Sobretemperatura graveDesligue os contactores quando for seguro fazê-loIntroduzir paragem controladaÉ necessária uma manutenção ou uma reinicialização definida
Tempo limite da rede CAN enquanto o veículo está estacionadoManter ou abrir os contactores de acordo com a lógica de estadoExibir falha de comunicaçãoRecuperação após uma sequência de quadros válidos
Tempo limite da CAN durante o deslocamentoAplicar o período de funcionamento em caso de falha acordadoReduzir o binário ou parar em segurançaProcedimento de reinício definido pelo fabricante (OEM)
Falha de isolamentoBloquear a unidade ou a cobrançaMostrar códigos DTC de gravidade elevadaÉ necessária uma inspeção realizada por pessoal qualificado
Detecção de contactores soldadosImpedir o reinício normalDesativar falha do camião e do registoApenas reinicialização do serviço

“Enviar um bit de falha” não é uma estratégia de gestão de falhas.

O fabricante do equipamento original (OEM) deve definir o que o veículo faz após o receber. O fornecedor deve definir o que o BMS faz caso o veículo o ignore.

Esse segundo caso é frequentemente evitado nas reuniões, porque levanta questões sobre a autoridade. No entanto, continua a ser necessário dar-lhe resposta.

Trata-se de uma questão de segurança e de responsabilidade, não de uma preferência em matéria de TI

O relatório da OSHA sobre lesões graves de 2024 registou 5 186 lesões graves envolvendo empilhadores entre 2015 e 2024, ou aproximadamente nove ferimentos graves por semana entre os empregadores abrangidos pelo conjunto de dados federal. O relatório alerta ainda que o conjunto de dados abrange apenas uma parte da força de trabalho dos EUA, pelo que não deve ser considerado como um recenseamento nacional completo. Leia o Relatório sobre Lesões Graves de 2024 da OSHA.

Nem todos esses acidentes estiveram relacionados com baterias ou falhas de comunicação. Mas não é essa a questão.

A questão é que as empilhadoras operam na proximidade de peões, estantes, docas de carga, cargas suspensas e corredores estreitos. Uma interrupção inexplicável da tração, um cálculo incorreto do nível de carga (SOC), um limite de recuperação desativado ou a abertura de um contactor não constituem apenas uma má experiência para o utilizador.

Pode comprometer a segurança da operação.

A formulação regulamentar é também direta. Nos termos de OSHA 29 CFR 1910.178(a)(4), as modificações que afetem a capacidade ou o funcionamento seguro de um veículo industrial motorizado requerem aprovação prévia por escrito do fabricante, bem como as atualizações correspondentes nas placas, etiquetas ou autocolantes.

É por isso que qualquer programa de conversão de lítio deve começar com o lista de controlo da conversão de empilhadores de chumbo-ácido em empilhadores de lítio e o processo de aprovação por escrito do fabricante de equipamento original (OEM). A integração do CAN não dispensa a análise de questões mecânicas relacionadas com o peso da bateria, a sua fixação, as dimensões do compartimento, o lastro, os conectores e a capacidade nominal.

O regras relativas ao peso e ao contrapeso das baterias de empilhadores são especialmente relevantes neste contexto. Uma interface CAN tecnicamente perfeita não consegue corrigir um conjunto de baterias de substituição que viole o intervalo de peso de bateria aprovado para o camião.

A cibersegurança não pode ser adicionada após a validação

As baterias ligadas são unidades de controlo eletrónico (ECU) controladas por software.

Trata-os assim.

A bateria pode disponibilizar funções de diagnóstico CAN, Bluetooth, RS485, USB, software de manutenção, dados telemáticos ou atualização de firmware. Cada interface altera o modelo de risco.

O Orientações da NHTSA sobre cibersegurança dos veículos recomenda comunicar normas claras de cibersegurança aos fornecedores, manter registos dos componentes e versões do software, testar os produtos, documentar as decisões de conceção, proteger o acesso para fins de diagnóstico, autenticar as mensagens relacionadas com a segurança sempre que possível e utilizar a segmentação ou filtragem da rede. Embora o documento se destine a veículos rodoviários, a lógica de engenharia aplica-se diretamente a equipamentos industriais ligados à rede CAN.

Existe um precedente concreto para levarmos isto a sério.

Em julho de 2015, a Fiat Chrysler procedeu a uma recolha de aproximadamente 1,4 milhões de veículos norte-americanos depois de os investigadores terem demonstrado que era possível aceder remotamente aos controlos dos veículos ligados em rede através do sistema Uconnect. A Reuters noticiou que os investigadores conseguiam emitir comandos que afetavam o motor, a direção e os travões.

Uma bateria de empilhador não é um Jeep Cherokee. Mas as redes CAN partilham uma característica preocupante: assim que uma interface não fiável acede a um barramento de controlo mal segmentado, um pequeno elemento de comunicação pode tornar-se uma via de acesso a funções relacionadas com a segurança.

Por conseguinte, o fabricante de equipamento original (OEM) tem de definir:

  • Que serviços de diagnóstico são permitidos
  • Se o acesso de depuração em ambiente de produção está desativado
  • Como o firmware é assinado e autenticado
  • Quem é responsável pela aprovação das atualizações
  • Se uma credencial funciona em todos os pacotes
  • Como é efetuado o acompanhamento das versões de software e do DBC
  • Se os dispositivos externos podem transmitir para o barramento de tração
  • Quais os IDs de mensagem que um gateway aceita
  • Como os registos de eventos são armazenados e recuperados
  • O que acontece quando é detetada uma mensagem não autorizada

A segurança baseada na obscuridade dos conectores não é segurança.

A engenharia reversa deve ser uma ferramenta de verificação, não o ponto de partida

Existem casos legítimos em que um fabricante de equipamento original (OEM) mais antigo não consegue fornecer documentação completa. O fornecedor original do controlador pode já não existir. O DBC pode estar incompleto. A plataforma do camião pode ter acumulado quinze anos de alterações de firmware não documentadas.

A engenharia inversa pode ajudar.

No entanto, deve ser tratado como um projeto de engenharia controlado, com as suas limitações, e não como uma alternativa barata à cooperação com os fabricantes de equipamento original.

Um programa de engenharia inversa adequado pode exigir:

  • Vários camiões idênticos
  • Vários níveis de SOC da bateria
  • Arranques a frio e a quente
  • Condução com e sem carga
  • Testes de travagem regenerativa
  • Ligação e desligamento do carregador
  • Injeção de falhas
  • Supressão de mensagens
  • Testes de repetição
  • Análise de correlação de bits
  • Medidas do hardware
  • Observações sobre a ferramenta de assistência
  • Aprovação final do fabricante de equipamento original (OEM) ou de um engenheiro qualificado

Mesmo assim, algumas condições podem nunca surgir nos dados recolhidos. Uma falha grave no isolamento, um evento de contactor soldado, uma avaria no sensor de temperatura das células, uma recuperação do bootloader ou um erro raro do carregador podem não ocorrer durante a observação normal.

O silêncio não é prova.

A melhor abordagem consiste em utilizar registos CAN para verificar a especificação escrita. Quando o registo e o documento apresentam discrepâncias, o fabricante original (OEM) deve resolver a discrepância e emitir uma definição revista, sujeita a controlo de versões.

O teste de aceitação deve ser acordado antes da chegada do protótipo

Um programa sério de integração de baterias OEM requer uma matriz de aceitação assinada.

Os testes devem abranger mais do que “a arranque e a condução do camião”.”

Testes de comunicação

Verificar:

  • Taxa de bits e formato de fotogramas corretos
  • Tempo de transmissão das mensagens sob carga máxima do barramento
  • Atrasos no arranque
  • Detecção de tempo limite
  • Gestão de contadores e somas de verificação
  • Recuperação após desligamento do barramento
  • Roteamento de gateway
  • Comportamento de sono e despertar
  • Comunicação de diagnóstico
  • Informação sobre a versão do software e do protocolo

Testes de estado de funcionamento

Teste:

  • Arranque com a chave ligada
  • Ciclos repetidos de teclas
  • Sucesso e falha na pré-carga
  • Ativação da unidade
  • Estacionamento e desligamento
  • Ativação da paragem de emergência
  • Ligação do carregador com a chave ligada e desligada
  • Conclusão da cobrança
  • Redução da potência em caso de baixo SOC
  • Limitação da corrente de regeneração
  • Interrupção da comunicação enquanto o veículo está estacionado
  • Interrupção da comunicação durante o deslocamento

Testes de injeção de falhas

Desligar ou simular:

  • Sensor de tensão do conjunto
  • Entrada de tensão da célula
  • Sensor de temperatura
  • Sensor de corrente
  • Feedback do contactor
  • Interlock
  • Carregador CAN
  • Rede CAN do veículo
  • Sinal de ativação
  • Alimentação auxiliar

Em seguida, verifique se a bateria, o camião, o carregador e o ecrã respondem todos de acordo com a mesma matriz de avarias.

Não se deve pedir a um fornecedor que descubra o critério de aceitação durante o ensaio final do veículo. Isso é uma aquisição por surpresa.

A equipa do CoreSpark Estudos de caso e processo de validação do projeto da bateria LiFePO₄ Salientar a importância da revisão de amostras antes da produção em série, incluindo tensão, capacidade, dimensões do conjunto de baterias, configuração do BMS, método de carregamento e requisitos dos conectores. No caso de projetos de empilhadores com integração CAN, essa mesma fase deve incluir a verificação da conformidade com o protocolo e testes de falhas ao nível do veículo antes de o firmware de produção ser finalizado.

O que os fabricantes de equipamento original (OEM) podem proteger ao abrigo de um acordo de confidencialidade (NDA)

Os fabricantes de equipamento original (OEM) resistem frequentemente à divulgação de uma base de dados CAN completa, uma vez que esta contém sinais proprietários não relacionados com a bateria.

Essa preocupação é razoável. A resposta habitual, porém, não o é.

O fabricante de equipamento original (OEM) não tem de disponibilizar todos os sinais de direção, hidráulicos, de tração ou telemáticos. Deve disponibilizar informação suficiente para que o fornecedor da bateria possa implementar e verificar a interface que lhe foi atribuída de forma segura.

Existem três modelos viáveis:

Um DBC restrito

O fabricante original fornece uma base de dados filtrada que contém as mensagens relativas à bateria, ao carregador, ao gateway e às mensagens de diagnóstico necessárias. Os sinais não relacionados são removidos ou renomeados.

Um Documento de Controlo de Interface

O fabricante original (OEM) fornece um documento controlado que define apenas os sinais, as sequências, os tempos, as avarias e os serviços de diagnóstico exigidos pela bateria.

Um gateway propriedade de um fabricante de equipamento original (OEM)

O fabricante de equipamento original (OEM) mantém o protocolo do veículo privado atrás de um gateway e fornece ao fornecedor da bateria uma interface estável e documentada. Isto permite, muitas vezes, a separação mais clara a longo prazo, desde que o tempo de espera e o comportamento em caso de falha do gateway estejam totalmente especificados.

Um acordo de confidencialidade (NDA) pode proteger informações confidenciais.

Não pode substituir a informação técnica.

Sinais de alerta que devem levar à suspensão do projeto

Suspenderia o trabalho de engenharia sempre que um fabricante de equipamento original (OEM) dissesse alguma das seguintes coisas:

  • “Basta copiar a bateria original.”
  • “O protocolo CAN é um padrão.”
  • “Não podemos partilhar o DBC, mas podem analisá-lo.”
  • “Utilize a mesma mensagem SOC que a do pacote anterior.”
  • “O carregador vai dar-se ao berro.”
  • “Não existe nenhuma máquina de estados.”
  • “É possível adicionar a gestão de falhas depois de o camião ter entrado em funcionamento.”
  • “Todos os modelos de 48 V utilizam o mesmo software.”
  • “Definiremos os critérios de aceitação após a realização dos testes.”
  • “O antigo fornecedor de baterias nunca pediu isto.”

Esta última afirmação é especialmente perigosa. Pode significar que o fornecedor anterior recebeu melhor documentação, incorporou uma solução alternativa não documentada ou assumiu um risco de integração que nunca foi formalmente avaliado.

O silêncio no passado não é prova de que a interface seja adequada.

Integração CAN nas baterias de empilhadores: o que os fabricantes de equipamento original (OEM) devem fornecer ao fornecedor

FAQs

O que é a integração do barramento CAN na bateria de uma empilhadeira?

A integração do CAN bus na bateria de empilhadores consiste no processo de engenharia que permite que o sistema de gestão da bateria, o controlador do empilhador, o carregador, o ecrã e as ferramentas de diagnóstico troquem mensagens definidas, sigam o mesmo estado de funcionamento e reajam de forma segura a limites, falhas, comandos de ativação, pedidos de carregamento e perda de comunicação.

O trabalho inclui a configuração da camada física, o mapeamento de sinais, a sincronização das mensagens, a lógica dos contactores, o controlo de carregamento, os diagnósticos, a gestão de software e a validação ao nível do veículo. Só se considera concluído quando tanto o funcionamento normal como o comportamento em caso de falha cumprirem os critérios de aceitação estabelecidos por escrito.

O que é um ficheiro DBC do barramento CAN?

Um ficheiro DBC do barramento CAN é uma base de dados legível por computador que define todos os quadros e sinais CAN que o fornecedor deve implementar, incluindo identificadores de mensagens, posições de bytes, comprimentos de bits, ordem dos bytes, escala, deslocamentos, unidades, velocidades de transmissão, regras de multiplexação, intervalos válidos e, por vezes, tabelas de valores ou campos de soma de verificação.

O DBC é apenas uma parte da interface. Deverá existir uma especificação separada que defina as transições de estado, a coordenação do carregador, as reações a falhas, o comportamento em caso de tempo limite, os diagnósticos, os controlos de cibersegurança e os testes de aceitação.

O que é que um fabricante de equipamento original (OEM) deve fornecer a um fornecedor de baterias para empilhadores?

O fabricante de equipamento original (OEM) deve fornecer ao fornecedor da bateria o contrato de interface completo: disposição dos pinos elétricos, configurações da camada física, DBC ou mapa de sinais equivalente, propriedade da rede, temporização das mensagens, transições de estado, protocolo de carregamento, reações a falhas, acesso a diagnóstico, regras relativas à versão do software, sequências de teste e critérios de aceitação por escrito para o modelo de empilhador em questão.

O fabricante de equipamento original (OEM) deve também identificar todos os modelos abrangidos, a versão do controlador, a versão do carregador e a variante regional. Um protocolo validado num camião de 48 V não deve ser automaticamente aplicado a toda a família de produtos.

Uma bateria de lítio para empilhadores pode funcionar sem comunicação CAN?

Uma bateria de empilhador só pode funcionar sem comunicação CAN quando o empilhador e o carregador foram concebidos para aceitar uma bateria autónoma cujo BMS controla os contactores e as proteções de forma independente; em muitos empilhadores modernos, a ausência de mensagens CAN desencadeia bloqueios, o modo de emergência, a recusa de carregamento, códigos de aviso ou a perda total de tração.

Mesmo uma bateria autónoma tem de estar em conformidade com a gama de tensão do veículo, a procura de corrente, o conector, os requisitos relativos ao peso da bateria, o sistema de carregamento e os controlos de segurança. “Não requer CAN” não significa “compatível sem adaptações”.”

Quais são as melhores práticas para a integração CAN nas baterias das empilhadoras?

A melhor prática de integração CAN para baterias de empilhadores consiste em definir uma especificação de interface sujeita a controlo de versões, validá-la com registos CAN reais e num sistema «hardware-in-the-loop» ou num banco de ensaio de empilhadores, simular falhas de tempo de espera e de sensores, confirmar o comportamento do carregador e assinar uma matriz de aceitação antes de o fornecedor lançar o firmware de produção.

O fabricante de equipamento original (OEM) e o fornecedor devem também garantir a rastreabilidade da versão do protocolo, analisar todas as alterações ao firmware, controlar o acesso aos diagnósticos e conservar os registos dos testes relativos a cada combinação aprovada de empilhador, bateria e carregador.

A documentação relativa ao código UN 38.3 faz parte da integração com o CAN?

A documentação UN 38.3 não constitui um requisito do protocolo CAN; trata-se de uma prova de conformidade para efeitos de transporte, que demonstra que o projeto de uma célula ou bateria de lítio foi aprovado nos ensaios aplicáveis previstos na Parte III, Subsecção 38.3 do Manual de Ensaios e Critérios da ONU, antes de ser apresentado para transporte.

O Administração de Segurança de Oleodutos e Materiais Perigosos dos EUA estabelece que os fabricantes e os distribuidores subsequentes devem disponibilizar resumos dos ensaios das baterias de lítio, em conformidade com as regras aplicáveis. A validação do protocolo e a documentação de transporte devem ser incluídas no pacote de lançamento do projeto, mas têm finalidades diferentes.

Envie o pacote de interface antes de solicitar um orçamento

Não inicie um projeto de integração do CAN bus numa bateria de empilhador baseando-se apenas na tensão, nos ampères-hora e numa fotografia do conector.

Prepare a arquitetura de rede, o ficheiro DBC ou EDS, a matriz de propriedade das mensagens, a máquina de estados operacionais, o protocolo de comunicação para carregamento, a tabela de respostas a falhas, a disposição dos pinos, os traçados CAN de referência, a lista de versões de software e os critérios de aceitação. Identifique os modelos exatos de camiões e carregadores envolvidos.

Em seguida, envie o pacote para análise técnica.

Um fornecedor de baterias qualificado pode proteger ficheiros confidenciais ao abrigo de um acordo de confidencialidade (NDA), assinalar informações em falta, propor um sistema de gestão da bateria (BMS) e uma arquitetura de comunicação, construir um protótipo controlado e validar o resultado em relação ao veículo real.

Mas o fornecedor não pode criar informações que o fabricante de equipamento original nunca tenha divulgado.

Partilhe com a CoreSpark Battery o modelo da sua empilhadeira, a tensão e a capacidade da bateria, o protocolo CAN, os detalhes do carregador, o esquema do conector e a quantidade pretendida, para dar início a uma análise documentada da integração OEM — e não a mais uma aposta arriscada de engenharia reversa.

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