電池更換站宣講

1、國網(wǎng)電力科學(xué)研究院國網(wǎng)電力科學(xué)研究院國電南瑞科技股份有限公司國電南瑞科技股份有限公司20112011年年1 1月月21換電設(shè)計(jì)方案說明換電設(shè)計(jì)方案說明2CEV2000CEV2000換電設(shè)施運(yùn)行管理系統(tǒng)換電設(shè)施運(yùn)行管理系統(tǒng)國網(wǎng)公司確定了國網(wǎng)公司確定了“換電為主、充電為輔換電為主、充電為輔”的基調(diào)。的基調(diào)。 電池更換站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電池更換站系統(tǒng)，主要包括供配電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、電池更換系統(tǒng)、電池檢測(cè)與維護(hù)系統(tǒng)、場(chǎng)地布置供配電系統(tǒng)場(chǎng)地布置充電系統(tǒng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)電池檢測(cè)與維護(hù)電池更換系統(tǒng)換電系統(tǒng)1 換電設(shè)計(jì)方案說明針對(duì)目前電池更換站建設(shè)中所存在的問題，項(xiàng)目組積極與電動(dòng)汽車廠家、電池廠家、相關(guān)高

2、校取得聯(lián)系，進(jìn)行詳盡的市場(chǎng)調(diào)研。與一汽、華奧等電動(dòng)汽車廠家技術(shù)交流，針對(duì)電池箱方案進(jìn)行論證；與萬向汽車、一汽、安凱等達(dá)成合作，進(jìn)行換電演示系統(tǒng)搭建；與冠拓等電池相關(guān)廠家聯(lián)系，針對(duì)電池成組、BMS設(shè)計(jì)進(jìn)行交流；與北京理工大學(xué)等高校合作，進(jìn)行電池箱設(shè)計(jì)。1 換電設(shè)計(jì)方案說明我院的工作標(biāo)準(zhǔn)制定科研項(xiàng)目為遼寧、吉林、江蘇等網(wǎng)省公司設(shè)計(jì)方案10余個(gè)為四川等網(wǎng)省電池更換站建設(shè)規(guī)劃提供咨詢Q/GDW 486-2010電動(dòng)汽車電池更換站技術(shù)導(dǎo)則已發(fā)布Q/GDW 487-2010電動(dòng)汽車電池更換站設(shè)計(jì)規(guī)范已發(fā)布Q/GDW 488-2010電動(dòng)汽車充電站及電池更換站監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)范已發(fā)布國網(wǎng)公司科技項(xiàng)目電動(dòng)汽車電池自

3、動(dòng)更換裝置及監(jiān)控系統(tǒng)研究第一承擔(dān)單位技術(shù)咨詢1 綜述完成典型電動(dòng)汽車電池更換站平面布置方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了三種典型電動(dòng)汽車電池更換站平面布置方案和CAD圖紙，分別為寬松型、標(biāo)準(zhǔn)型、節(jié)約型，以滿足不同場(chǎng)地要求下對(duì)電池更換站的建設(shè)要求。完成典型電動(dòng)汽車電池更換站的換電方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用獨(dú)立的換電機(jī)器人與堆垛機(jī)器人的方式，電池的轉(zhuǎn)運(yùn)過程通過電池暫存架實(shí)現(xiàn)，換電機(jī)器人和堆垛機(jī)器人完成相對(duì)單一的工作以節(jié)省時(shí)間。完成電池更換站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備方案制定換電設(shè)備設(shè)備為全自動(dòng)化、無人介入、智能化、高精度的機(jī)器人；電池箱方案與車體、換電設(shè)備緊密聯(lián)系，設(shè)計(jì)方案多次試驗(yàn)、論證。完成典型電池更換站供配電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)方案制定針對(duì)電池

4、更換站的供配電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)典型的10kV系統(tǒng)方案、0.4kV系統(tǒng)方案、直流電源方案、APF方案、充電機(jī)選型方案及充電機(jī)布置方案。在確立電池更換站的系統(tǒng)組成后，項(xiàng)目組開展了電池更換站標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)方案的設(shè)計(jì)我院的工作1 換電設(shè)計(jì)方案說明組織自身優(yōu)勢(shì)資源，開展CEV2000系列換電設(shè)施運(yùn)行管理系統(tǒng)產(chǎn)品的研發(fā)，關(guān)鍵產(chǎn)品包括：我院的工作 CEV2100系列電池箱 CEV2200充電系統(tǒng) CEV2300電池更換設(shè)備 CEV2500系列電池架 CEV2600綜合監(jiān)控管理系統(tǒng) 電池更換站演示系統(tǒng)建設(shè)1 換電設(shè)計(jì)方案說明電池更換站的建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，設(shè)計(jì)中必須要考慮更換站的系統(tǒng)性、兼容性；本設(shè)計(jì)目

5、標(biāo)是設(shè)計(jì)可以滿足多輛旅游大巴進(jìn)行換電服務(wù)，并且提供輔助整車充電功能的大型綜合充換電站：入口入口出口出口主體為換電功能服務(wù)區(qū)在空余地區(qū)布置停車場(chǎng)，可以分布少量直流充電樁，以用作輔助的整車充電。停車場(chǎng)停車場(chǎng)電池更換站電池更換站充電機(jī)充電機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)1 換電設(shè)計(jì)方案說明場(chǎng)地布置1 換電設(shè)計(jì)方案說明場(chǎng)地布置1 換電設(shè)計(jì)方案說明電池更換設(shè)備 指針對(duì)不同類型電動(dòng)汽車,適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)電池箱能力的更換設(shè)備及其配套附件。具有方便、快捷、準(zhǔn)確更換電池箱的功能。 本方案中的電池更換設(shè)備由換電機(jī)器人、電池堆垛機(jī)、電池存放臺(tái)組成。 站內(nèi)初期可配備一組兩臺(tái)快速更換機(jī)器人，分列在車輛行駛區(qū)域兩側(cè)軌道上，可同時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行電池

6、更換服務(wù)。電池更換系統(tǒng)1 換電設(shè)計(jì)方案說明電池更換流程電池更換系統(tǒng)1 換電設(shè)計(jì)方案說明電池更換流程電池充電區(qū)內(nèi)的搬運(yùn)機(jī)器人預(yù)先將充電完成的電池卸放于電池存放臺(tái)上車輛如有進(jìn)行電池更換服務(wù)的需求，向調(diào)度臺(tái)發(fā)出請(qǐng)求，調(diào)度臺(tái)在確認(rèn)可進(jìn)行電池更換服務(wù)后允許車輛的進(jìn)入在車輛進(jìn)入換電區(qū)并且停放完成后，換電機(jī)器人進(jìn)行換電池操作，換電機(jī)器人每次對(duì)一個(gè)電池箱進(jìn)行操作更換過程中所有電池箱的中轉(zhuǎn)都從電池存放臺(tái)上進(jìn)行電池更換系統(tǒng)1 換電設(shè)計(jì)方案說明半自動(dòng)換電方案： 換電機(jī)器人和電池堆垛機(jī)可以切換至遙控模式下，可以使用遙控或操作機(jī)構(gòu)完成人為控制下的換電過程，保證完成半自動(dòng)的換電方式。應(yīng)急電池更換方案電池更換系統(tǒng)全手動(dòng)換電

7、方案： 將配置至少2臺(tái)手動(dòng)換電平臺(tái)車或RGV小車，1-2臺(tái)手動(dòng)電堆垛叉車，保證在全失電情況下可以完成全手動(dòng)方式的換電。1 換電設(shè)計(jì)方案說明u 安全防護(hù)方案：本設(shè)計(jì)方案中的換電機(jī)器人和電池堆垛機(jī)器人的自動(dòng)化程度高，運(yùn)行速度快，需要措施來保證設(shè)備和人身的安全：（1）在平面布置中提出電池充電、存放、堆垛區(qū)與換電機(jī)器人工作場(chǎng)地分離，獨(dú)立成一個(gè)相對(duì)封閉的空間，保證了充電區(qū)溫控和環(huán)控的可操作性的同時(shí)，保障了換電機(jī)器人工作區(qū)的相對(duì)安全。（2）在主要設(shè)備工作場(chǎng)地四周設(shè)置防護(hù)的圍擋和提示標(biāo)志。（3）換電工作場(chǎng)地的門安裝自動(dòng)感應(yīng)裝置，在發(fā)現(xiàn)門在換電設(shè)備工作時(shí)候開啟，換電設(shè)備就會(huì)啟動(dòng)保護(hù)功能，停止工作，起到防誤保護(hù)

8、功能，電池更換系統(tǒng)1 換電設(shè)計(jì)方案說明監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示綜合監(jiān)控系統(tǒng)1 換電設(shè)計(jì)方案說明2 CEV2000換電設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)2.1 CEV2100系列電池箱 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(biāo)準(zhǔn)的電池箱結(jié)構(gòu)、電池箱監(jiān)控設(shè)備 、電池箱接插件、電池箱環(huán)控設(shè)備。 通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、使用安全。 實(shí)現(xiàn)了防火、防水、防塵、溫控、防震、動(dòng)力可靠傳輸、容量可調(diào)、電安全防護(hù)要求等性能。 設(shè)計(jì)了機(jī)械鎖止機(jī)構(gòu)，增加了予緊力與鎖止?fàn)顟B(tài)觀察孔，配合機(jī)械手可進(jìn)行快裝快卸。電池箱主要性能參數(shù)對(duì)比表性能性能奧運(yùn)方案奧運(yùn)方案本方案本方案結(jié)論結(jié)論

9、鎖止機(jī)構(gòu)電磁鎖機(jī)械鎖止機(jī)構(gòu)，具備予緊力與鎖止?fàn)顟B(tài)反光膜觀察孔，配置機(jī)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，異常情況方便方便拆卸和維修散熱性前面板軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)采用后置離心風(fēng)機(jī)與溫度顯示，提高風(fēng)壓和流量可與車身空調(diào)對(duì)接，實(shí)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)內(nèi)箱體鈑金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(qiáng)度，更利于搬運(yùn)和儲(chǔ)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錳酸鋰電池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(dòng)，避免連接件的松動(dòng)2 CEV2000換電設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)2.1 CEV2100系列電

10、池箱2.1 CEV2100系列電池箱-接插件2 CEV2000換電設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)自動(dòng)堆垛設(shè)備 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 對(duì)位精度：1mm2.2 CEV2300系列電池更換設(shè)備條目條目規(guī)格規(guī)格滾軸滾軸平移，升降，裝/卸載平移平移速率120米/分鐘升降升降速率40米/分鐘裝裝/卸載卸載速率14秒底盤無動(dòng)力滾輪傳輸電池雙重確認(rèn)電池雙重確認(rèn)超聲波傳感器電池箱定位電池箱定位激光多點(diǎn)識(shí)別定位/RFID電源電源傳輸系統(tǒng)（100A）有效負(fù)載有效負(fù)載300公斤（電池箱重）2 CEV2000換電設(shè)備運(yùn)

11、行管理系統(tǒng)自動(dòng)換電設(shè)備 外形尺寸：2000mm(L)*1800mm(H)*1400mm(W) 工作半徑：1200mm 設(shè)備重量：1600kg 設(shè)備功率：20kW 對(duì)位精度：1mm2.2 CEV2300系列電池更換設(shè)備條目條目規(guī)格規(guī)格滾軸滾軸平移，升降，旋轉(zhuǎn)，裝/卸載平移平移速率120米/分鐘升降升降速率40米/分鐘旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)速率最大：60度/秒傾斜角傾斜角調(diào)整調(diào)整范圍1.5度裝裝/卸載卸載速率18秒底盤無動(dòng)力滾輪傳輸電池雙重確認(rèn)電池雙重確認(rèn)超聲波傳感器電池箱定位電池箱定位激光多點(diǎn)識(shí)別定位/RFID電源電源傳輸系統(tǒng)（100A）有效負(fù)載有效負(fù)載300公斤（電池箱重）4 CEV2000換電設(shè)備運(yùn)行管理

12、系統(tǒng)電池更換平均效率 換電機(jī)器人的凈換電時(shí)間：機(jī)器人為汽車更換一塊電池的凈時(shí)間是44S，即從電池臨時(shí)停放臺(tái)上將電池取下，換到電動(dòng)汽車上，并將電動(dòng)汽車上更換下的電池放回電池架上的整個(gè)過程。 由于搬運(yùn)機(jī)器人已經(jīng)將充好電的電池放置到裝卸載機(jī)器人附近，節(jié)約了一部分時(shí)間，在換電機(jī)器人進(jìn)行電池更換操作的同時(shí)，電池堆垛機(jī)同時(shí)在進(jìn)行電池的卸載存儲(chǔ)工作；一輛裝載10個(gè)電池箱的電動(dòng)汽車可以在6-7分鐘以內(nèi)完成電池更換。4 CEV2000換電設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)2.2 CEV2300系列電池更換設(shè)備機(jī)器人電源自動(dòng)切換功能： 為換電機(jī)器人提供雙路工作電源，換電機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電源切換功能。應(yīng)急電池更換方案2 CEV20

13、00換電設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)2.2 CEV2300系列電池更換設(shè)備 升降動(dòng)作：速率0.05米/秒 有效工作高度：350-950mm 有效負(fù)載：300公斤。 體積小巧堅(jiān)固，采用液壓助力機(jī)構(gòu)，靈活易用； 具有助力操作解鎖機(jī)構(gòu)，使電池箱取出操作簡(jiǎn)單易行；2.2 電池更換系統(tǒng)2 CEV2000換電設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng) 帶有充電接口的立體支架,可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池箱進(jìn)行存儲(chǔ)、充電、監(jiān)控等功能。具備符合標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)展性等，滿足大規(guī)模電池箱充電和存儲(chǔ)的需求。2.3 CEV2500系列充電架2 CEV2000換電設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng) 電池更換站綜合監(jiān)控系統(tǒng)是基于統(tǒng)一平臺(tái)基礎(chǔ)

14、上，集成充電監(jiān)控、配電監(jiān)控、換電監(jiān)控、安防監(jiān)控、計(jì)量計(jì)費(fèi)及生產(chǎn)管理于一體的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)。它在完成常規(guī)充電監(jiān)控、配電監(jiān)控基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了電池更換的可視化監(jiān)控，完成了環(huán)境監(jiān)控的無縫接入，并開發(fā)了配套的電池更換站生產(chǎn)管理系統(tǒng)。2.4 CEV2600綜合監(jiān)控系統(tǒng)4 CEV2000換電設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)2.5 系統(tǒng)特點(diǎn)2 CEV2000換電設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)2.5 系統(tǒng)特點(diǎn)4 CEV2000換電設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng) 可靠：可靠：基于設(shè)計(jì)方案研制，完全實(shí)現(xiàn)方案各項(xiàng)技術(shù)要求及指基于設(shè)計(jì)方案研制，完全實(shí)現(xiàn)方案各項(xiàng)技術(shù)要求及指標(biāo)標(biāo) 性能：性能：堆垛與換電功能分離，每個(gè)設(shè)備完成相對(duì)單一的功能堆垛與換電功能分離，每個(gè)設(shè)備完成相對(duì)單一的功能，速率與精度大幅提高，速率與精度大幅提高 成本：成本：功能減少，體積減小，