換電站設(shè)計說明書

1、第一篇 總的部分1 設(shè)計依據(jù)國家電網(wǎng)公司電動汽車充電設(shè)施典型設(shè)計電動汽車電池更換站技術(shù)導(dǎo)則qgdw 486-2010電動汽車電池更換站設(shè)計規(guī)范qgdw 487-2010電動汽車充電站及電池更換站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范qgdw 488-2010電動汽車電動汽車充電站通用要求q/gdw 236-2009電動汽車電動汽車充電站布置設(shè)計導(dǎo)則q/gdw 237-2009電動汽車電動汽車充電站供電系統(tǒng)規(guī)范q/gdw 238-2009 電動汽車充電設(shè)施建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則q/gdw47820102 主要設(shè)計原則 以“統(tǒng)一標準，實用優(yōu)先，合理布點，超前謀劃”為原則，與城市發(fā)展規(guī)劃和交通規(guī)劃有機結(jié)合，建設(shè)適合凈月旅游開發(fā)區(qū)實

2、際、節(jié)能環(huán)保、高效實用的電動汽車換電設(shè)施，形成科學(xué)合理的電動汽車換電配套設(shè)施布局，服務(wù)電動汽車新興行業(yè)發(fā)展，為消費者提供高效節(jié)能的配套設(shè)施，展示國家電網(wǎng)公司責任央企形象，提高電能占終端能源消費比重和能源利用效率，促進社會經(jīng)濟的健康穩(wěn)定發(fā)展。3. 服務(wù)對象及服務(wù)需求凈月?lián)Q電站服務(wù)于長春華澳客車有限公司生產(chǎn)的純電動公交車，數(shù)量為30臺。純電動公交車全部采用快速更換電池方式運行,電池由電動汽車廠家成套提供。純電動公交車的理論滿載續(xù)航里程為100公里，純電動公交車路線一周約為30公里（針對凈月旅游開發(fā)區(qū)旅游線路），所以一輛純電動公交車換電后可運行2-3圈；純電動公交車的平均時速為30公里/小時，即一輛

3、大巴運行約3小時需要進行一次換電服務(wù)；站內(nèi)充電機平均充電電流按0.3c考慮，站內(nèi)充電機平均充電電流按0.3c（c=360 ah）考慮，單箱電池充電時間約為3小時；當多輛大巴集中換電時，以每輛車綜合換電時間15分鐘計，當換到第18車次時，第1車次的電池箱充電全部完成，故電池箱備用率即為18/30=0.6,故電池箱數(shù)量為30100.6=180。 根據(jù)以上計算可得出凈月?lián)Q電站需要1個自動換電工位，為了預(yù)防機器人維護及損壞而造成整個換電站癱瘓的突發(fā)情況，凈月?lián)Q電站配備了一個手動換電工位，另配置了手動堆垛及換電設(shè)備及備用電池暫存架具體配置如下：自動換電工位配置120臺電池箱專用直流充電機（dc3090v

4、；0150a）、2組電池架（電池架分6層，每組可放置60個電池箱），配備1套電池更換設(shè)備（含自動堆垛設(shè)備、自動換電設(shè)備各2套，手動堆垛設(shè)備、手動換電設(shè)備各2套），同時配置有相應(yīng)的綜合監(jiān)控、安防、計量系統(tǒng)及電池檢測維護設(shè)備。手動換電工位配置60臺電池箱專用直流充電機（dc3090v；0150a）、1組電池架（電池架分6層，每組可放置60個電池箱），配備1套電池更換設(shè)備（含手動換電設(shè)備2套、自動堆垛設(shè)備1套，手動堆垛設(shè)備1套），同時配置有相應(yīng)的綜合監(jiān)控、安防、計量系統(tǒng)及電池檢測維護設(shè)備。4 站區(qū)自然條件凈月?lián)Q電站位于凈月旅游開發(fā)區(qū)彩宇廣場東北側(cè)彩宇大街與102國道交匯處，此處為凈月開發(fā)區(qū)與經(jīng)濟開發(fā)

5、區(qū)的交通要道，交通便利，車流量較大，是換電站發(fā)揮較高效率的理想地段。 凈月?lián)Q電站地理坐標為東經(jīng)125度21分，北緯43度52分，所在位置海拔高度為204米，為亞歐大陸中溫帶半干燥半濕潤季風氣候區(qū)，年平均氣溫4.7，平均最高氣溫為28.3,平均最低氣溫-22.4，絕對最高氣溫38.8，絕對最低氣溫-34.9；平均相對濕度69%；年降水量600毫米左右。5 設(shè)計范圍設(shè)計范圍：凈月?lián)Q電站10kv電源、進站道路，建筑本體（建筑內(nèi)道路、給排水、消防、采暖）、換電站配電室配電裝置、換電站換電區(qū)域及其監(jiān)控系統(tǒng)、站用交直流系統(tǒng)、工程概算以及生產(chǎn)輔助設(shè)備的設(shè)計。6 主要用地指標序號項目名稱單位數(shù)量1站區(qū)內(nèi)總建筑

6、面積m22460.952站區(qū)圍墻內(nèi)用地面積m236423建筑高度m11.6第二篇 建設(shè)方案1 凈月?lián)Q電站總平面布置凈月?lián)Q電站包括換電功能區(qū)、配電室、停車區(qū)、營業(yè)服務(wù)區(qū)組成。換電功能區(qū)、配電室設(shè)置在本體建筑一層，營業(yè)服務(wù)區(qū)設(shè)置在二層，停車區(qū)設(shè)在室外，進站道路的東南側(cè)。2 凈月?lián)Q電站供配電系統(tǒng)方案（一）外電源方案1、10kv主電源引自彩云66kv變電站10kv企聯(lián)線新設(shè)環(huán)網(wǎng)柜，電纜長0.56km 2根，采用zr-yjlv22-8.7/15-3185電纜，電纜運行方式為一用一備。本工程將彩云66kv變電站10kv企聯(lián)線在新設(shè)10kv環(huán)網(wǎng)柜位置斷開，環(huán)網(wǎng)柜為兩進三出全絕緣、全密閉sf6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜。

7、環(huán)網(wǎng)柜兩個進線單元，一個接彩云66kv變電站側(cè)電纜，一個接企聯(lián)開關(guān)站側(cè)電纜；三個配出單元，一個斷路器配出單元接凈月?lián)Q電站，其余兩個配出單元預(yù)留。2、10kv備用電源引自凈月66kv變電站所帶10kv新城線兆基e區(qū)中壓開關(guān)站，電纜長5.14km 2根，采用yjlv22-8.7/15-3185及zr-yjlv22-8.7/15-3185電纜，電纜運行方式為一用一備。 本次設(shè)計在兆基e區(qū)中壓開關(guān)站內(nèi)增加1臺kyn28a-12型高壓配出柜，內(nèi)裝固封極柱式真空斷路器，參數(shù)為630a，31.5 ka。（二）站內(nèi)供電系統(tǒng)（1）站內(nèi)供電系統(tǒng)電池更換站供電系統(tǒng)主要包括10kv開關(guān)柜、變壓器、低壓配電柜、有源濾波

8、、站用電源等組成部分。換電站所配套設(shè)置的配電室為雙電源供電方式，主、備電源設(shè)計總?cè)萘烤鶠?000kva(2000kva2)。配電站電氣設(shè)備一次設(shè)備配置如下：2臺10kv干式非晶合金低損耗變壓器 ，容量均為2000kva。12面10kv高壓開關(guān)柜，型號為kyn28a-12型,其中包括2面進線柜，2面主受柜，2面pt消諧柜，2面計量柜，2面配出柜，2面母聯(lián)柜；16面0.4kv低壓開關(guān)柜，型號為gcs型，其中包括6面有源濾波柜，2面主受柜，7面配出柜，1面母聯(lián)柜。3面直流屏，參數(shù)為200ah，直流220v。 配出柜配出回路電纜型號及長度詳見材料表。（2）配電變壓器的選擇參照國家電網(wǎng)公司電動汽車電池更

9、換站的設(shè)計要求，本電動汽車電池更換站高壓側(cè)選用雙路10kv進線電源，配置2臺低空載損耗的干式配電變壓器。考慮到電池更換站用電容量很大，2臺變壓器采用常供方式，每臺變壓器正常情況承擔二分之一的站用負載。 電池更換站配電變壓器容量計算：配電變壓器容量（）選擇主要根據(jù)充電設(shè)施內(nèi)充電機的輸入容量(用s表示，根據(jù)充電機的輸出功率（p）進行折算)、充電機數(shù)量（n）、充電機同時系數(shù)（）及變壓器最佳負荷率（），功率因數(shù)（）決定?？紤]到充電設(shè)施配電系統(tǒng)安裝了有源濾波無功補償裝置，可以達到0.95，充電機容量折算采用如下簡易算法： （1.1）式（1.1）中，為充電機工作效率，高頻開關(guān)整流充電機取0.9。配電容量為

10、： （1.2）充電機同時系數(shù)（）由充電機使用情況和數(shù)量決定，考慮到電池更換站充電機使用頻率很高，并取一定的裕量，該值取1.0。為變壓器負荷率，取0.8。為除去充電機外其它充電設(shè)施用總負荷容量，可按照1套電池更換設(shè)備共80kw、1臺電池檢測及維護設(shè)備20kw、其他監(jiān)控、照明、空調(diào)和辦公用電負荷等150kw計算。由于本換電站共需180臺功率為13kw（具體計算見下文）的直流充電機，根據(jù)上述數(shù)據(jù)可計算配電變壓器總?cè)萘繛椋?733kva因此，選擇容量為2臺2000kva的變壓器。（3）高壓開關(guān)柜選擇本設(shè)計10kv高壓開關(guān)柜采用金屬鎧裝中置柜，型號為kyn28a-12型，柜內(nèi)配置固封極柱式真空斷路器，機

11、械壽命30000次，便于維護的模塊化分合閘操作機構(gòu)，額定短路開斷電流開斷次數(shù)50次。斷路器額定電流選擇630a。開關(guān)柜具有充裕的電纜連接空間、完善可靠的五防聯(lián)鎖機構(gòu)以及短路關(guān)合能力快速的合閘接地開關(guān)。（4）低壓開關(guān)柜選擇0.4kv側(cè)采用單母線分段的接線方式，設(shè)主受柜、有源濾波柜，配出柜及分段聯(lián)絡(luò)柜。本站配置2面主受柜、7面配出柜、6面有源濾波柜及1面母線聯(lián)絡(luò)柜。低壓柜采用gcs型抽屜柜。進線開關(guān)采用框架斷路器，具有完善的三段式保護、上下級配合功能。出線開關(guān)根據(jù)斷路器的容量，額定工作電流630a及以下的斷路器，采用普通塑殼斷路器。低壓斷路器配置輔助觸點和報警觸點，以便和綜自系統(tǒng)配合工作。0.4k

12、v接地系統(tǒng)采用變壓器中性點直接接地系統(tǒng)，采用tn-s接地方式，接地電阻應(yīng)不大于4。（5）有源濾波的選擇電動汽車充電站屬于諧波源負荷，會產(chǎn)生諧波電流注入公用電網(wǎng)，影響電網(wǎng)電能質(zhì)量水平。因此需要采取措施抑制其諧波電流注入，以確保電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行。a諧波考核標準諧波監(jiān)測點為充電設(shè)施接入點，考核標準依據(jù)gb/t14549-1993電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波及gb/z17625.6-2003電磁兼容 限值 對額定電流大于16a的設(shè)備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波電流的限制等規(guī)定。b 諧波治理原則諧波治理工程應(yīng)按照“同時設(shè)計、同時施工、同時驗收、同時投運”的原則進行。本設(shè)計方案采用有源濾波技術(shù)在

13、低壓母線集中補償。c配置原則按照充電機在交流電源輸入端產(chǎn)生的諧波電流含有率（取輸出電壓范圍內(nèi)的最大值），確定apf補償電流為290a。根據(jù)確定的補償容量，兼顧經(jīng)濟性和實用性的前提下，每套apf容量增加適當?shù)膫溆萌萘浚糜跓o功功率的柔性補償，確定選擇每套有源濾波的容量為300a，站內(nèi)供配置2套（每套3面柜）。 （6）站用電源的選擇電池更換站站用電源由0.4kv母線供電，設(shè)置雙回路供電，取自不同母線，通過交流配電箱分配給站內(nèi)照明、空調(diào)、風機、插座等設(shè)備供電。直流電源系統(tǒng)：選用直流屏，直流母線采用單母線接線。直流系統(tǒng)充電裝置采用智能化整流電源模塊，具備顯示、上傳直流系統(tǒng)狀態(tài)量的功能。綜合考慮保護裝置

14、、總控等需要直流電源的用電設(shè)備和不間斷電源的供電設(shè)備用電需求，直流電源電池容量確定為200ah，配置2臺整流電源模塊及主監(jiān)控、絕緣檢測等裝置，共需配置兩面柜。不間斷電源系統(tǒng)：監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置不停電電源，不停電電源采用直流電源和逆變電源組成。不停電電源的容量選擇確定為3kva。監(jiān)控系統(tǒng)站控層采用交流不停電電源(ups)供電，容量確定為3kva。3 充電系統(tǒng)站內(nèi)充電系統(tǒng)包括充電機和充電架，在設(shè)計中提出充電機的選型及相關(guān)電氣性能參數(shù)、充電機與充電架的布置。3.1 充電機選型及性能參數(shù)根據(jù)與車廠交流所得結(jié)果，見下表電池型號磷酸鐵鋰電池單節(jié)電池3.2v 90ah單節(jié)放電終止電壓2.5v單節(jié)充電終止電壓3.6

15、v電池裝箱方式2并14串、2并8串電池箱個數(shù)/車10景區(qū)內(nèi)所用車輛的單箱電池電壓為50v60v，充電截止電壓為55v70v ，考慮到一定的裕量，充電機電壓調(diào)節(jié)范圍選擇為30v90v。 單體電池容量為180ah，成組后總?cè)萘?60ah，最大充電電流在120a左右。考慮到一定的裕量，充電機最大充電電流選擇150a。充電機的主要性能參數(shù)如下：a工作環(huán)境溫度：-20+50b相對濕度：595c柜體防護等級：ip54d輸入電壓：380vac10%,501hze輸出電壓范圍：dc30v90vf最大輸出電流：150ag直流輸出功率：最大13.5kwh充電方式：充電預(yù)處理、恒流-恒壓、智能充電i輸入功率因數(shù)：0

16、.95（半載以上）j效率：90%（半載以上）k輸出電壓誤差：1%（在電源和負載波動范圍內(nèi)）l輸出電流誤差：1%（30a），0.3a（30a）m輸出電壓紋波：1%n諧波和波形畸變：符合gb/z 17625.6-2003電磁兼容限值對額定電流大于16a的設(shè)備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波電流的限制有關(guān)要求o平均故障間隔時間（mtbf）：3000h，置信度85%3.2 充電機的布置充電機布置在8008002260（長寬高）充電機柜內(nèi)，每個充電機柜放置6臺充電機。本電池更換站共180臺充電機，因此需要配置30面充電機柜。3.3 充電機主要功能充電機具有根據(jù)電池管理系統(tǒng)（bms）和后臺監(jiān)控系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，動

17、態(tài)調(diào)整充電參數(shù)、自動完成充電過程的功能。充電機具備通過can接口與電池管理系統(tǒng)通信的功能，獲得電池箱參數(shù)及充電電池的狀態(tài)參數(shù)。充電機具備通過以太網(wǎng)或can接口與監(jiān)控系統(tǒng)通信的功能, 用于將電池信息、充電機信息上傳到電池更換站監(jiān)控系統(tǒng)，并接收來自監(jiān)控系統(tǒng)的指令。充電機能判斷電池箱是否連接正確。與電池箱正確連接后，充電機才能允許啟動充電過程。當充電機檢測到與電池箱的連接不正常時，必須立即停止充電。充電機具有待機、充電、充滿等狀態(tài)指示，并將此信息送至充電架。充電機能夠顯示直流電壓、直流電流等必要的信息。充電機故障時有相應(yīng)的告警信息。充電機具有實現(xiàn)外部手動控制的輸入設(shè)備，可對充電機參數(shù)進行設(shè)定。充電機

18、具備交流輸入過欠壓保護、交流輸入過流保護、直流輸出過壓保護、直流輸出過流保護、內(nèi)部過溫保護等功能。3.4充電架帶有充電接口的立體支架,可實現(xiàn)對電池箱進行存、充電、監(jiān)控等功能。具備符合標準電池箱要求的安裝位置，具有良好的穩(wěn)固性、承重能力、絕緣能力、可擴展性等，滿足大規(guī)模電池箱充電和存儲的需求。電池箱連接器：電池箱聯(lián)接器插頭布置在電池架的后側(cè)，集成在充電架上，實現(xiàn)充電、通訊、控制等功能。溫控及報警等配件：電池架上配置有必要的溫度控制設(shè)備及報警等附件，包括風扇、煙感等設(shè)備。電池箱狀態(tài)指示燈：指示架子中電池箱的電量狀態(tài)，包括滿電狀態(tài)、充電狀態(tài)、待充狀態(tài)和待維護狀態(tài)等。充電架的重量：500kg/列。電池

19、箱總成重量：電池箱的總重加上充電架的重量。（10個電池架為例）支撐腳數(shù)量：11列*2，共計38個。單個支撐點承重1100kg。支撐腳接觸面直徑：60mm。4 電池更換系統(tǒng)4.1電池更換系統(tǒng)組成電池更換系統(tǒng)是電池更換站的核心組成部分，由堆垛設(shè)備、換電設(shè)備、暫存架、電池箱以及連接器等組成。4.2電池更換系統(tǒng)的邊界條件現(xiàn)對本設(shè)計方案的前期邊界條件做界定：（1）本方案中的堆垛設(shè)備為全自動、智能化的高精度工業(yè)機器人，要求實現(xiàn)無人介入、自主識別工作。（2） 本方案采取獨立的換電設(shè)備與堆垛設(shè)備方式，電池的轉(zhuǎn)運過程通過電池暫存架（臨時存放臺）實現(xiàn)。換電設(shè)備與堆垛設(shè)備完成相對單一獨立的工作。（3）在完整實現(xiàn)電池

20、更換的前提下，場地布局力求節(jié)約、合理、可擴展。（4）電池箱要求：電池箱技術(shù)參數(shù)表如下：物理尺寸w:840 h:330 l:870承載重量300kg環(huán)境溫度-1050沖擊負荷50kgf識別方式rfid電池箱抓取方式為機械勾手采取硬接觸方式進行推拉動作，解鎖使用鍥形狀勾手插入進行推壓解鎖,電池箱開鎖機構(gòu)如圖所示（此為bus側(cè)用）；另外前后各有2個小拉環(huán)，為堆垛機器人機械手使用。根據(jù)國家電網(wǎng)公司電動汽車電池更換站技術(shù)導(dǎo)則和電動汽車設(shè)計規(guī)范的要求，平均每輛車的電池更換時間要控制在10分鐘以內(nèi)，考慮到實際運行中的一些不可控因素，以嚴格要求考慮，電池更換的凈時間要控制在8分鐘以內(nèi)（基于單側(cè)5箱電池計算）。

21、4.3換電區(qū)的平面布置換電區(qū)沿車輛進出運行方向?qū)ΨQ分布，中間為車輛?？繀^(qū)，兩側(cè)依次分布換電機器人及其導(dǎo)軌，電池暫存架，堆垛機器人及電池充電存儲區(qū)，靠北側(cè)集中布置為換電站的高低壓配電、apf及直流屏等設(shè)備。4.4電池更換系統(tǒng)的工作流程整個過程為：將電動汽車開到指定位置，由機器人將汽車兩側(cè)上的電池逐個卸下，再將準備好已充滿電的電池，推入汽車內(nèi)，完成更換。另一機器人將更換下的電池逐個搬入電池架進行充電。電池更換裝置示意圖（以電動汽車一側(cè)為例）4.5電池箱及連接器（1）電池箱指由若干單體電池、箱體、電池管理系統(tǒng)及相關(guān)安裝結(jié)構(gòu)件（設(shè)備）等組成的成組電池，具備符合標準的電池箱結(jié)構(gòu)、電池箱監(jiān)控設(shè)備（電池電壓

22、、內(nèi)阻、溫度、充放電電量、電池箱身份識別、充放電過程管理等）、電池箱接插件、電池箱環(huán)控設(shè)備等。a實現(xiàn)防火、防水、防塵、溫控、防震、動力可靠傳輸、容量可調(diào)、電安全防護要求等性能。與機械、人配合可以實現(xiàn)抽屜式快裝快卸。力求結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、使用安全。b通用化、系列化、標準化,結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、使用安全。c實現(xiàn)了防火、防水、防塵、溫控、防震、動力可靠傳輸、容量可調(diào)、電安全防護要求等性能。d設(shè)計機械鎖止機構(gòu)，增加了予緊力與鎖止狀態(tài)觀察孔，配合機械手可進行快裝快卸。性能本方案結(jié)論鎖止機構(gòu)機械鎖止機構(gòu)，具備予緊力與鎖止狀態(tài)反光膜觀察孔，配置機械手、兼顧人工快速操作提高了安全與方便性，提高了抗震性能，異

23、常情況方便方便拆卸和維修散熱性采用后置離心風機與溫度顯示，提高風壓和流量可與車身空調(diào)對接，實現(xiàn)可靠的熱管理，提高前面板的密封性能材質(zhì)結(jié)構(gòu)錳鋼管骨架與絕緣防腐蒙皮結(jié)構(gòu)提高電安全性和承載強度，更利于搬運和儲存，避免了內(nèi)箱體下支撐鈑金過薄易變形的問題電池兼容與成組緊固方法考慮了多種電池的兼容性。多節(jié)電池整體與內(nèi)箱體緊固可裝載20度電量，減少單體電池的震動，避免連接件的松動箱體結(jié)構(gòu)降低了內(nèi)箱體高度，外箱體可與整車廠車身骨架配合，增加整體強度減少重量。沒有更多的輪系傳動，減少了重量。尺寸更合理，重量更輕導(dǎo)軌與對電池的支撐內(nèi)箱體設(shè)微型定向與支撐導(dǎo)軌，提高了強度，外箱體設(shè)置滾輪的抽屜式傳輸方式對內(nèi)箱體設(shè)計了

24、四銷定位彈性鎖止方法，保證電池組空間三軸方向的可靠鎖止接插件浮動接插件在軌道和導(dǎo)向機構(gòu)保證下能可靠保證電力的傳輸前面板安全顯示功能報警與匹配閾值設(shè)置、控制策略、相關(guān)顯示及報警系統(tǒng)，24小時不間斷蜂鳴報警、溫度、絕緣及電量燈光顯示、soc的精度校正方法新增了在前面板的顯示功能（2）電池箱連接器蓄電池箱在換電站或在汽車上安裝及運行時存在插入誤差及使用中的振動，本連接器是一種在振動中能可靠連接、同時在振動時連接器具有x、y、z軸向位移的連接器、分離后連接器可自動恢復(fù)到初始位置的一種新型連接器。電池箱連接器在四個角的位置使用了壓縮彈簧，所以能夠長期維持浮動功能，而且四個壓縮彈簧可以獨立準確控制各個方向

25、壓縮行程。四個壓縮彈簧還能夠保證正常位置位置的復(fù)位功能，同時通過圓錐面配合，能夠準確自動定心。電池箱連接器的插座裝配在內(nèi)箱上，插座的安裝板與內(nèi)箱是浮動的，插頭裝在外箱上，通過導(dǎo)向銷的導(dǎo)向，保證連接器能夠準確插合，插合后插頭和插座形成一個整體，該整體和外框形成一個整體，該整體與內(nèi)箱之間是一個軟連接，有一定的浮動量，在振動過程中保護了連接器及連接器的核心部件插針和插孔。電池箱連接器的示意圖如下所示：4.6堆垛機器人堆垛機器人的設(shè)計是電池更換站設(shè)計的核心之一，堆垛機器人也是電池更換站中最為主要和關(guān)鍵的設(shè)備。其與電池箱、電池架的配合，整體平面結(jié)構(gòu)的布置，與電動車輛之間的配合、電池更換的實現(xiàn)方式以及整體

26、所需時間都是設(shè)計的關(guān)鍵點和難點，技術(shù)要求嚴格。外形尺寸：2000mm(l)*4500mm(h)*1800mm(w)工作半徑：1000mm設(shè)備重量：2000kg設(shè)備功率：20kw導(dǎo)軌長度：不小于電池架長度地面要求：5mm/m，20mm/總長4.7換電機器人同堆垛機器人一樣，換電機器人的設(shè)計是電池更換站設(shè)計的核心之一，也是電池更換站中最為主要和關(guān)鍵的設(shè)備。其與電池箱、電池架的配合，整體平面結(jié)構(gòu)的布置，與電動車輛之間的配合、電池更換的實現(xiàn)方式以及整體所需時間都是設(shè)計的關(guān)鍵點和難點，技術(shù)要求嚴格。外形尺寸：2000mm(l)*1800mm(h)*1400mm(w)工作半徑：1200mm設(shè)備重量：160

27、0kg設(shè)備功率：20kw導(dǎo)軌長度：不小于暫存架和電動汽車長度地面要求：5mm/m，總長20mm4.8 暫存架暫存架作為堆垛機器人和更好機器人交互的立體支架，具有良好的穩(wěn)固性、承重能力、絕緣能力、可擴展性等，滿足電池箱暫存的需求。堆垛機器人把充電架上充好電的電池箱搬運至?xí)捍婕?，并且把暫存架上待充電的電池箱搬運至充電架。換電機器人把電動汽車上的電池箱搬運至?xí)捍婕?，并且把暫存架上充好電的電池箱搬運至電動汽車上。暫存架的物理尺寸：為保證暫存架的容量以及操作的便捷性，本方案中暫存架設(shè)計高度為1層，共放置7個電池箱。 暫存架的重量：1000kg。電池箱總成重量：300kg*7+暫存架重量。支撐腳數(shù)量：16

28、個，單個支撐點承重150kg。支撐腳接觸面直徑：60mm。暫存架的示意圖如下所示：4.9應(yīng)急電池更換方案為了保證電池更換站運行的長期穩(wěn)定、可靠，保障在換點電設(shè)備發(fā)生意外故障停運或換電站內(nèi)停電無法運行等突發(fā)情況下依然可以進行換電服務(wù)，需要設(shè)計應(yīng)急電池更換方案。在本方案設(shè)計中，提出手動應(yīng)急電池更換方案：a為換電機器人提供雙路工作電源，換電機器人可以實現(xiàn)自動電源切換功能。b換電機器人和電池堆垛機可以切換至遙控模式下，可以使用遙控或操作機構(gòu)完成人為控制下的換電過程。c將配置4臺手動換電裝置，3臺手動堆垛裝置，2個應(yīng)急暫存架保證在全失電情況下可以完成全手動方式的換電。4.10換電區(qū)的安全防護半自動（手動

29、）電池更換設(shè)備采用機械助力方式，單人可輕松快捷完成電池箱的更換，該設(shè)備提供了一種低成本的電池箱更換方案，可用于電池配送站、電池更換站等應(yīng)用場合。(1)功能特點：a體積小巧堅固，采用液壓助力機構(gòu)，靈活易用；b具有助力操作解鎖機構(gòu)，使電池箱取出操作簡單易行；c設(shè)置可前后移動的操作平臺，便于和電動汽車電池箱對位、存取；d操作平臺設(shè)置鎖定機構(gòu)，確保搬運操作過程中的設(shè)備安全。(2)技術(shù)參數(shù)：a升降動作：速率0.05米/秒；b有效工作高度：350-950mm；c有效負載：300公斤。4.11換電區(qū)的安全防護本設(shè)計方案中的電池堆垛機器人的自動化程度高，運行速度快，需要措施來保證設(shè)備和人身的安全：（1）在主要

30、設(shè)備工作場地四周設(shè)置防護的圍擋和提示標志。（2）換電工作場地的門安裝自動感應(yīng)裝置，在發(fā)現(xiàn)門在換電設(shè)備工作時候開啟，換電設(shè)備就會啟動保護功能，停止工作，起到防誤保護功能，4.12電池檢測與維護設(shè)備根據(jù)本站內(nèi)電池箱數(shù)量及更換站間運行安排，綜合考慮更換站規(guī)模、人員配置等因素，確定本電池更換站配備1套電池箱檢測與維護設(shè)備，設(shè)置專門的電池檢測與維護間，以放置電池檢測與維護設(shè)備，并進行電池的保養(yǎng)、實驗、檢測工作。檢測與維護設(shè)備能重新標定單體電池實際容量，最大誤差不超過5。檢測與維護設(shè)備能檢測單體電池內(nèi)阻，最大誤差不超過5。檢測與維護設(shè)備能檢測電池箱和單體電池絕緣性能，最大誤差不超過5。檢測與維護設(shè)備能對電

31、池箱中的單體電池進行單獨充放電，從而實現(xiàn)對單體電池的維護操作。5 監(jiān)控系統(tǒng)方案5.1電池更換站綜合監(jiān)控后臺(1)后臺構(gòu)成電池更換站監(jiān)控后臺由1臺服務(wù)器及5臺工作站組成，服務(wù)器與工作站之間通過以太網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。電池更換站監(jiān)控系統(tǒng)作為電池更換站自動化系統(tǒng)的核心，主要包括電池更換站監(jiān)控后臺、充電機控制系統(tǒng)、配電系統(tǒng)監(jiān)控、電池更換監(jiān)控系統(tǒng)、計量計費系統(tǒng)、安防系統(tǒng)及通訊管理機等。電池更換站監(jiān)控后臺主要完成采集、處理、存儲來自充電機及配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，提供圖形化人機界面及語音報警功能，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)及下發(fā)控制命令，用以監(jiān)控充電機及配電系統(tǒng)的運行；除配電站監(jiān)控scada功能外，還提供針對電池更換站系統(tǒng)的諸如智

32、能負荷調(diào)控等高級應(yīng)用功能，為電池更換站安全、可靠、經(jīng)濟運行提供保障手段。充電機控制系統(tǒng)是充電機的一部分，是充電機的控制中心和通信樞紐。負責與電池更換站后臺系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)；完成充電機的充電控制；與bms通信獲取電池狀態(tài)和運行信息；完成充電過程的聯(lián)動控制。配電系統(tǒng)監(jiān)控負責針對電池更換站配電系統(tǒng)的監(jiān)控及保護功能的實現(xiàn)，通過通信管理機與電池更換站后臺系統(tǒng)實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換。電池更換監(jiān)控系統(tǒng)相對獨立，但需要充電機控制系統(tǒng)的信息支持；同時也要為后臺監(jiān)控系統(tǒng)提供必要的狀態(tài)信息。通信管理機是電池更換站監(jiān)控系統(tǒng)的通信核心，負責配電系統(tǒng)監(jiān)控、電池更換站監(jiān)控后臺、安防系統(tǒng)、電池更換監(jiān)控系統(tǒng)及充電機之間的數(shù)據(jù)交換；負責向

33、安防系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)報警信號實現(xiàn)視頻監(jiān)控聯(lián)動；負責向電池更換站上級監(jiān)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)本站相關(guān)信息。(2) 后臺功能a) 數(shù)據(jù)采集功能采集充電機工作狀態(tài)、溫度、故障信號、功率、電壓、電流等；采集電池組溫度、soc、端電壓、電流、電池連接狀態(tài)、電池故障信號等；采集電動汽車電池更換站配電系統(tǒng)監(jiān)控上傳的開關(guān)狀態(tài)、保護信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等。b) 控制調(diào)節(jié)功能向充電機下發(fā)控制命令，遙控充電機起停、校時、緊急停機等；控制配電系統(tǒng)斷路器及開關(guān)的合分。c) 數(shù)據(jù)處理與存儲具備充電機和配電系統(tǒng)的越限報警、故障統(tǒng)計等數(shù)據(jù)處理功能；系統(tǒng)對站內(nèi)數(shù)據(jù)根據(jù)性質(zhì)、重要性進行分類，當數(shù)據(jù)量大時，可以根據(jù)預(yù)定策略，

34、選擇或自動屏蔽信息，保證重要信息的實時上送；系統(tǒng)具備對配電系統(tǒng)、充電機和電池箱遙測、遙信、報警事件等實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的集中存儲和查詢功能。d) 事件記錄具備操作記錄、系統(tǒng)故障記錄、充電運行參數(shù)異常記錄、電池組參數(shù)異常記錄等功能；可以對遙信變位、遙測越限、遙控操作、系統(tǒng)核心組件啟停等事件按時間、類型、裝置等分類檢索。e) 人機操作與圖形編輯系統(tǒng)提供實用靈活、功能強大的畫面編輯工具；用戶可在線編輯、修改任意畫面，如接線圖、曲線圖、棒形圖等；支持光影、多種格式的圖形文件、可定義運動軌跡的動畫并提供多層多平面支持；系統(tǒng)可以顯示主接線圖、曲線圖(電壓、負荷曲線)、遙測棒圖、系統(tǒng)運行工況圖(包括充電機運

35、行狀態(tài)、通道狀態(tài))、實時數(shù)據(jù)表格等不同種類的畫面；圖形界面支持多窗口顯示，畫面可進行無級縮放、平滑移動，具備導(dǎo)航功能；系統(tǒng)提供專用圖形插件完成充電機及電池組的監(jiān)控功能；系統(tǒng)提供圖形化操作完成充電機的各種遙控操作。f) 報警處理提供圖形、文字、語音等報警方式以及相應(yīng)的報警處理功能。g) 通信功能系統(tǒng)采用can、rs232、rs485或工業(yè)以太網(wǎng)方式與充電機通信；系統(tǒng)能夠通過以太網(wǎng)、串口、gprs等通信方式與監(jiān)控中心等上級系統(tǒng)通信。h) 用戶管理和權(quán)限管理系統(tǒng)根據(jù)需要，規(guī)定操作員對各種業(yè)務(wù)活動的使用范圍、操作權(quán)限等。i) 報表管理與打印功能使用數(shù)據(jù)庫和報表系統(tǒng)的接口函數(shù)庫，用戶可以方便地定義各類日

36、報、月報及年報，并具有定時召喚打印等功能。j) 系統(tǒng)維護與系統(tǒng)自檢具備方便的數(shù)據(jù)庫、圖形界面、系統(tǒng)參數(shù)等維護工具；系統(tǒng)核心進程的運行狀態(tài)監(jiān)控和自動重啟等系統(tǒng)自診斷功能。k) 可擴展性系統(tǒng)具備較強的擴展能力，可以很好地完成不同類型充電機的接入；系統(tǒng)強大的可伸縮性，可以滿足電動汽車電池更換站規(guī)模不斷擴容的要求；支持與計費系統(tǒng)接口，可以與營銷系統(tǒng)連接，獲取并為計量計費提供實時電價等信息。l) gps對時系統(tǒng)可以接受gps同步時鐘對時，也可對站內(nèi)各個充電機及智能裝置對時，保證系統(tǒng)時間的一致性。m) 充電信息管理存儲并統(tǒng)計分析電池箱充電及運行相關(guān)數(shù)據(jù)，包括充電次數(shù)、充電起止時間、充電電量等。記錄分析動力

37、電池組及電池單體每次充電的相關(guān)充電數(shù)據(jù)，包括充電電流電壓變化曲線，電池組溫度，soc等。n) 車輛及電池箱臺帳管理車輛臺帳信息管理，用于存儲統(tǒng)計車型配置信息、配備電池組型號參數(shù)、更換維護電池組的記錄等信息。電池箱臺帳信息管理，用于存儲統(tǒng)計電池組的型號參數(shù)、使用時間、維護記錄等信息。o) 電動汽車電池更換站智能負荷調(diào)控系統(tǒng)根據(jù)電動汽車電池更換站的最大容量，當站內(nèi)用電負荷超過設(shè)定定值時告警，并可依據(jù)預(yù)定策略閉鎖充電機，降低充電機功率，確保電動汽車電池更換站的安全運行；（3）系統(tǒng)技術(shù)指標a) 系統(tǒng)容量指標可監(jiān)控保護測控裝置數(shù)量：100可監(jiān)控充電機數(shù)量：100b) 系統(tǒng)可靠性指標模擬量測量綜合誤差：1

38、%遙信正確率：99%遙控正確率：99.99%平均無故障時間（mtbf）：8760小時c) 系統(tǒng)實時性指標數(shù)據(jù)采樣掃描周期：1秒10秒系統(tǒng)控制操作響應(yīng)時間（從按執(zhí)行鍵到充（放）電機執(zhí)行）：10秒畫面調(diào)用時間：3秒畫面實時數(shù)據(jù)刷新時間：5秒30秒實時數(shù)據(jù)查詢響應(yīng)時間：3秒歷史數(shù)據(jù)查詢響應(yīng)時間： 99%同屏同時可監(jiān)看電動汽車電池更換站的個數(shù)：4個監(jiān)控中心的監(jiān)控終端（工作站）圖像控制切換響應(yīng)時間： 1秒圖像傳輸幀速率：1225幀/秒可調(diào)圖像分辨率：達到cif格式（352288）以上（包括cif格式）計算機顯示分辨率：800600系統(tǒng)時鐘精度： 30000小時系統(tǒng)平均維護時間mttr：0.5小時計算機c

39、pu負荷率平均：30%監(jiān)控畫面顯示與實際事件發(fā)生時間差： 0.5秒事件報警到系統(tǒng)自動記錄相應(yīng)畫面時間差： 1秒各報警探頭報警到后臺信息顯示時間差： 1秒各報警探頭報警到監(jiān)控中心顯示時間差： 3秒(4)系統(tǒng)的配置準則a) 系統(tǒng)配置一般準則一般由攝像機、紅外報警器、煙感報警器、門禁系統(tǒng)、輔助燈光、聲光報警器、連接電纜、監(jiān)控屏柜、嵌入式硬盤錄像機、液晶顯示器、報警主機、綜合電源、網(wǎng)絡(luò)交換機、監(jiān)控終端等設(shè)備組成。b) 攝像機配置準則室外一般配置23個室外高速球機，主要監(jiān)控出入口和場地；每個換電車位一般配置2-4個中速球機，主要監(jiān)控換電過程。室內(nèi)高壓室、低壓室配置45個中速球機，主要監(jiān)控室內(nèi)場景和設(shè)備狀

40、態(tài)；室內(nèi)值班室、休息室、營業(yè)窗口配置45個室內(nèi)高清半球形攝像機，主要監(jiān)控室內(nèi)場景和工作狀態(tài)。c) 煙感報警器配置準則室內(nèi)每12平方米配置一個煙感報警器。d) 門禁配置準則每個電動汽車電池更換站配置一套門禁系統(tǒng)（可控4門）。e) 輔助燈光配置準則在夜間照度不夠的地方配置輔助燈光；盡量利用已有的照明系統(tǒng)。5.6電池更換監(jiān)控方案為實現(xiàn)對電池更換的實時監(jiān)控，并通過三維、視頻、文本等多種方式來展示電池更換過程的具體細節(jié),需要相關(guān)設(shè)備實現(xiàn)以下功能,并實時提供相關(guān)數(shù)據(jù)。(1)電池更換設(shè)備監(jiān)控功能要求電池更換設(shè)備具有站內(nèi)唯一的編號，便于通信尋址；電池更換設(shè)備具有自動識別、對準電池存放位置的功能；電池更換設(shè)備能

41、夠通過rfid（無線電子標簽）讀取電池箱信息，從而實現(xiàn)存取對象的確認；電池更換設(shè)備能接受監(jiān)控系統(tǒng)指令從電動汽車取出指定編號位置的電池箱并放置到指定編號的電池存放臺；電池更換設(shè)備能接受監(jiān)控系統(tǒng)指令到達指定編號的電池存放臺取出電池箱并放置到電動汽車指定編號位置；電池更換設(shè)備具備自我檢測、報警功能；電池更換設(shè)備需具備與監(jiān)控系統(tǒng)通訊功能，通訊規(guī)約以相關(guān)國標為基礎(chǔ)。通訊方式與監(jiān)控系統(tǒng)通訊采用tcp/ip網(wǎng)絡(luò)方式; (2) 堆垛設(shè)備監(jiān)控功能要求堆垛設(shè)備具有站內(nèi)唯一的編號，便于通信尋址；堆垛設(shè)備具有自動識別、對準電池存放位置的功能；堆垛設(shè)備能夠通過rfid（無線電子標簽）讀取電池箱信息，從而實現(xiàn)存取對象的確

42、認；堆垛設(shè)備能接受監(jiān)控系統(tǒng)指令到達指定編號的電池架取出電池箱并放置到指定編號的電池存放臺；堆垛設(shè)備能接受監(jiān)控系統(tǒng)指令到達指定編號的電池存放臺取出電池箱并放置到指定編號的電池架；堆垛設(shè)備具備自我檢測、報警功能；堆垛設(shè)備需具備與監(jiān)控系統(tǒng)通訊功能，通訊規(guī)約以相關(guān)國標為基礎(chǔ)。6土建部分6.1站區(qū)道路及規(guī)劃 站區(qū)規(guī)劃面積0.37ha,停車泊位4個，綠地率30%,綠化面積：1110，道路面積1150，道路寬4m，道路形式柏油道路，進展道路由102國道引進，出站道路由彩宇大街引進。6.2建筑布置 本工程建筑面積：2460.95；結(jié)構(gòu)形式：輕鋼結(jié)構(gòu)；層數(shù)：兩層，一層層高7.7m,二層層高：3.9m,建筑總高度：11.60m（檐口）；正立面墻體采用玻璃幕，女兒墻等局部地方采用干掛石材飾面；其它立面墻