Intercambio de baterías de VE: esquema técnico y análisis de características
Índice
Entre los muchos factores que afectan al desarrollo de los vehículos de nueva energía, la carga y el cambio de potencia son dos vías tecnológicas de exploración simultánea. La limitación de la carga radica en el tiempo de carga, la duración de la batería, etc; Intercambio de baterías de VE también tiene limitaciones: la madurez, la estandarización y la rentabilidad de la tecnología de sustitución de energía (retorno de la inversión del cambio de batería ev y de la batería de reserva).
En cambio, el intercambio de baterías de vehículos eléctricos no sólo puede cumplir los requisitos de kilometraje, sino que también garantiza la larga vida útil de la batería, lo que favorece el reciclaje. En este artículo se analizan diversas soluciones tecnológicas para el intercambio de baterías de vehículos eléctricos.
Evolución del esquema tecnológico de intercambio de baterías ev
El intento de intercambio de baterías ev en vehículos de nueva energía se remonta a la israelí BetterPlace (BP) en 2003. BP cooperó con Renault en Francia, y Renault desarrolló el vehículo eléctrico tipo FluenceEV, que utiliza el cambio de potencia del chasis para el cambio de potencia. En el entorno general del desarrollo de vehículos eléctricos en aquel momento, la escala de aplicación de los vehículos eléctricos era muy limitada.
Además, el elevado coste de la tecnología de baterías, la tecnología de intercambio de baterías ev y la construcción de estaciones de intercambio de energía hicieron que el esquema técnico no fuera competitivo, y el proyecto se canceló. China Southern Power Grid también ha introducido el esquema de BP y ha demostrado su funcionamiento en Guangzhou y otros lugares.
En 2009, China promovió el desarrollo de vehículos de nueva energía. Desde 2011, State Grid ha sido la principal fuerza para promover el modo de intercambio de energía. En primer lugar, los Servicios Integrados de Energía de State Grid (Hangzhou) introdujeron el cambio semiautomático de baterías en la caja estándar. En 2013, la Oficina de la Industria Energética del Condado de Xinxiang lideró los esfuerzos conjuntos de las empresas automovilísticas y las compañías de taxis para promover la operación de sustitución de chasis en los taxis, pero no logró promoverla.
En 2013, con el fomento de la política y el desarrollo tecnológico, se aceleró el desarrollo de nuevas energías en China. Los intentos de sustitución de energía también se están expandiendo. El personal del proyecto de intercambio de energía de State Grid creó una empresa independiente Bertan para promover el intercambio de energía de pared lateral y de chasis en Hangzhou, Xi'an y otros lugares.
El modo de intercambio de energía de la pared lateral de Zhejiang Xinshikong ha logrado un progreso relativo en la verificación técnica a través de la demostración a gran escala y el funcionamiento en el intercambio de baterías ev.
En 2016, Aulton se unió a la operación de intercambio de energía, cooperó con otras empresas de automóviles para promover el intercambio de energía de chasis, y sucesivamente llevó a cabo operaciones de intercambio de energía a gran escala en Guangzhou, Xiamen y Beijing, China. Las empresas de vehículos están probando la ruta técnica del intercambio de baterías de vehículos eléctricos.
Introducción al esquema técnico del intercambio de baterías ev
El cambio de batería ev del maletero
La estación de intercambio de baterías de los Servicios Integrados de Energía de State Grid (Hangzhou) toma 20 cajas de baterías estándar como grupo, y cada caja tiene unos 5 kWh de electricidad, que se cargan en la caja de transferencia de baterías para la carga centralizada y el intercambio de energía.
El modelo de sustitución de tranvías de Hangzhou se utiliza principalmente para taxis y vehículos oficiales. Hay dos tipos de equipos de intercambio de baterías ev: plataforma mecánica y plataforma móvil de carretilla elevadora, que se fijan junto a la posición de intercambio de coches.
La caja de baterías del maletero del vehículo eléctrico se extrae y se introduce manualmente. Este esquema de intercambio de baterías ev es básicamente un primer intento de cambio de energía en China.
Chasis y pared lateral ev cambio de batería
La caja de la batería del vehículo eléctrico puro está dispuesta en la parte inferior del coche, con dos cajas de baterías a la izquierda y dos cajas a la derecha. Después de controlar la subida y bajada de la batería en el coche, el robot la saca por el lateral.
● La batería ev intercambio de pared lateral.
La característica de este esquema técnico de intercambio de energía es que el puerto de intercambio de energía de la batería está dispuesto en la pared lateral, la puerta de la cabina de la batería se abre por control, y luego la batería se saca y se instala en el lado del manipulador. En este esquema, la batería está dispuesta en el chasis, lo que hace que la altura de la carrocería sea mayor y afecta al rendimiento del vehículo.
● Cambio de potencia del chasis
El esquema de sustitución de energía del chasis de intercambio de baterías ev puede subdividirse en dos tipos: la caja de baterías estándar representada por State Grid Shanghai Electric Bus y el paquete de baterías de forma especial representado por BP.
El plan de BP es que, una vez colocado el vehículo, éste permanezca quieto, el mecanismo situado bajo el suelo transmita horizontalmente la batería, la levante y la baje para instalarla, y el servomotor apriete y afloje el mecanismo de bloqueo de la batería para completar toda la acción de cambio de la batería ev.
La batería "tipo torre" de forma especial para el cambio de chasis se dispone en el chasis entre los asientos traseros y el maletero. Este esquema de intercambio de baterías ev es el que menos modifica el bastidor del chasis, pero sigue afectando al espacio de la fila trasera y al volumen del maletero.
Propuesta técnica para la sustitución de la potencia del chasis
Entre las diversas soluciones técnicas de sustitución de energía en el intercambio de baterías de vehículos eléctricos, la sustitución de energía en el chasis ha sido más reconocida. En la actualidad, la estructura más utilizada es la estructura plana dispuesta sobre el chasis, que básicamente no ocupa el espacio de conducción, el espacio del maletero ni la altura del vehículo. El paquete de baterías se fija en el bastidor de intercambio de energía, que se adapta a la estructura de la carrocería existente y se instala en el suelo de la carrocería.
Durante el cambio de baterías ev, el paquete de baterías y el cuadro de cambio de potencia se desmontarán en su conjunto. El módulo de la batería, el conjunto de la caja inferior, la caja de distribución de energía, el sistema de gestión de la batería y la cubierta de la caja superior forman un paquete de baterías (PACK), que luego se instala en el conjunto del motor de recambio para formar un paquete de baterías de recambio integral.
En la actualidad, la diferencia de la tecnología de cambio de batería de chasis ev radica principalmente en los diferentes métodos de bloqueo. En el esquema técnico de intercambio de baterías de chasis ev, la sustitución del paquete de baterías de cambio rápido se divide en dos pasos: elevación y bloqueo. El movimiento de elevación es vertical; el esquema de bloqueo se divide en apriete/afloje giratorio y traslación hacia delante y hacia atrás.
Apriete por elevación y rotación
BP y State Grid han adoptado este sistema de intercambio de baterías. La acción principal del cambio de baterías consiste en levantar el paquete de baterías mediante el manipulador y, a continuación, girar el mecanismo de bloqueo, que se combina con el posicionamiento en el chasis, se sujeta, se aprieta y se bloquea. Los puntos de bloqueo tienen ranuras de posicionamiento evidentes. Técnicamente, el bloqueo es más fiable, y el bloqueo puede ser preciso.
Elevación y traslación hacia delante y hacia atrás
La acción principal del intercambio de baterías ev: levantar el paquete de baterías en su lugar por el manipulador, y luego mover el paquete de baterías en su conjunto, confiando en la costura, el retén y el bloqueo en el chasis. En la aplicación práctica, este esquema tiene los problemas de que el bloqueo no es fácil de estar en su lugar y el bloqueo es flojo.
Comparación de dos soluciones técnicas
● Peso
El esquema de bloqueo rotativo del intercambio de baterías ev tiene un peso más ligero, un menor rango de bloqueo, una mejor adaptabilidad a diferentes tamaños de vehículos y menores requisitos de espacio en el bastidor del chasis.
● El conector de intercambio de baterías ev
El rango de flotación del conector de intercambio del esquema de cierre giratorio es mayor, por lo que la adaptabilidad medioambiental es mejor, el peso es ligero, los requisitos de tamaño de adaptación son menores y la batería puede ampliarse para adaptarse a diferentes modos de refrigeración.
● Vida útil
En términos de vida útil, la vida de los componentes clave de los dos esquemas de intercambio de baterías ev es similar. Sin embargo, en términos de coste global, el esquema de bloqueo rotativo es mejor. De la comparación de los tres aspectos anteriores, el esquema de bloqueo rotativo de intercambio de batería ev tiene más ventajas, y tiene la mayoría de las aplicaciones de demostración en la actualidad.
Resumen
Además de la viabilidad técnica, la aplicación sostenible a gran escala del modo de intercambio de baterías ev también necesita seguir verificando su economía a través del funcionamiento, así como la generalización de diferentes paquetes de baterías para diferentes modelos.
Se cree que con el desarrollo de la batería y otras tecnologías y el rápido descenso de los costes, el modo de intercambio de baterías ev (esquema tecnológico de sustitución de energía) ocupará gradualmente un mercado específico y promoverá el desarrollo acelerado de los vehículos de nueva energía.
Intercambio de baterías de VE: esquema técnico y análisis de características
Índice
Entre los muchos factores que afectan al desarrollo de los vehículos de nueva energía, la carga y el cambio de potencia son dos vías tecnológicas de exploración simultánea. La limitación de la carga radica en el tiempo de carga, la duración de la batería, etc; Intercambio de baterías de VE también tiene limitaciones: la madurez, la estandarización y la rentabilidad de la tecnología de sustitución de energía (retorno de la inversión del cambio de batería ev y de la batería de reserva).
En cambio, el intercambio de baterías de vehículos eléctricos no sólo puede cumplir los requisitos de kilometraje, sino que también garantiza la larga vida útil de la batería, lo que favorece el reciclaje. En este artículo se analizan diversas soluciones tecnológicas para el intercambio de baterías de vehículos eléctricos.
Evolución del esquema tecnológico de intercambio de baterías ev
El intento de intercambio de baterías ev en vehículos de nueva energía se remonta a la israelí BetterPlace (BP) en 2003. BP cooperó con Renault en Francia, y Renault desarrolló el vehículo eléctrico tipo FluenceEV, que utiliza el cambio de potencia del chasis para el cambio de potencia. En el entorno general del desarrollo de vehículos eléctricos en aquel momento, la escala de aplicación de los vehículos eléctricos era muy limitada.
Además, el elevado coste de la tecnología de baterías, la tecnología de intercambio de baterías ev y la construcción de estaciones de intercambio de energía hicieron que el esquema técnico no fuera competitivo, y el proyecto se canceló. China Southern Power Grid también ha introducido el esquema de BP y ha demostrado su funcionamiento en Guangzhou y otros lugares.
En 2009, China promovió el desarrollo de vehículos de nueva energía. Desde 2011, State Grid ha sido la principal fuerza para promover el modo de intercambio de energía. En primer lugar, los Servicios Integrados de Energía de State Grid (Hangzhou) introdujeron el cambio semiautomático de baterías en la caja estándar. En 2013, la Oficina de la Industria Energética del Condado de Xinxiang lideró los esfuerzos conjuntos de las empresas automovilísticas y las compañías de taxis para promover la operación de sustitución de chasis en los taxis, pero no logró promoverla.
En 2013, con el fomento de la política y el desarrollo tecnológico, se aceleró el desarrollo de nuevas energías en China. Los intentos de sustitución de energía también se están expandiendo. El personal del proyecto de intercambio de energía de State Grid creó una empresa independiente Bertan para promover el intercambio de energía de pared lateral y de chasis en Hangzhou, Xi'an y otros lugares.
El modo de intercambio de energía de la pared lateral de Zhejiang Xinshikong ha logrado un progreso relativo en la verificación técnica a través de la demostración a gran escala y el funcionamiento en el intercambio de baterías ev.
En 2016, Aulton se unió a la operación de intercambio de energía, cooperó con otras empresas de automóviles para promover el intercambio de energía de chasis, y sucesivamente llevó a cabo operaciones de intercambio de energía a gran escala en Guangzhou, Xiamen y Beijing, China. Las empresas de vehículos están probando la ruta técnica del intercambio de baterías de vehículos eléctricos.
Introducción al esquema técnico del intercambio de baterías ev
El cambio de batería ev del maletero
La estación de intercambio de baterías de los Servicios Integrados de Energía de State Grid (Hangzhou) toma 20 cajas de baterías estándar como grupo, y cada caja tiene unos 5 kWh de electricidad, que se cargan en la caja de transferencia de baterías para la carga centralizada y el intercambio de energía.
El modelo de sustitución de tranvías de Hangzhou se utiliza principalmente para taxis y vehículos oficiales. Hay dos tipos de equipos de intercambio de baterías ev: plataforma mecánica y plataforma móvil de carretilla elevadora, que se fijan junto a la posición de intercambio de coches.
La caja de baterías del maletero del vehículo eléctrico se extrae y se introduce manualmente. Este esquema de intercambio de baterías ev es básicamente un primer intento de cambio de energía en China.
Chasis y pared lateral ev cambio de batería
La caja de la batería del vehículo eléctrico puro está dispuesta en la parte inferior del coche, con dos cajas de baterías a la izquierda y dos cajas a la derecha. Después de controlar la subida y bajada de la batería en el coche, el robot la saca por el lateral.
● La batería ev intercambio de pared lateral.
La característica de este esquema técnico de intercambio de energía es que el puerto de intercambio de energía de la batería está dispuesto en la pared lateral, la puerta de la cabina de la batería se abre por control, y luego la batería se saca y se instala en el lado del manipulador. En este esquema, la batería está dispuesta en el chasis, lo que hace que la altura de la carrocería sea mayor y afecta al rendimiento del vehículo.
● Cambio de potencia del chasis
El esquema de sustitución de energía del chasis de intercambio de baterías ev puede subdividirse en dos tipos: la caja de baterías estándar representada por State Grid Shanghai Electric Bus y el paquete de baterías de forma especial representado por BP.
El plan de BP es que, una vez colocado el vehículo, éste permanezca quieto, el mecanismo situado bajo el suelo transmita horizontalmente la batería, la levante y la baje para instalarla, y el servomotor apriete y afloje el mecanismo de bloqueo de la batería para completar toda la acción de cambio de la batería ev.
La batería "tipo torre" de forma especial para el cambio de chasis se dispone en el chasis entre los asientos traseros y el maletero. Este esquema de intercambio de baterías ev es el que menos modifica el bastidor del chasis, pero sigue afectando al espacio de la fila trasera y al volumen del maletero.
Propuesta técnica para la sustitución de la potencia del chasis
Entre las diversas soluciones técnicas de sustitución de energía en el intercambio de baterías de vehículos eléctricos, la sustitución de energía en el chasis ha sido más reconocida. En la actualidad, la estructura más utilizada es la estructura plana dispuesta sobre el chasis, que básicamente no ocupa el espacio de conducción, el espacio del maletero ni la altura del vehículo. El paquete de baterías se fija en el bastidor de intercambio de energía, que se adapta a la estructura de la carrocería existente y se instala en el suelo de la carrocería.
Durante el cambio de baterías ev, el paquete de baterías y el cuadro de cambio de potencia se desmontarán en su conjunto. El módulo de la batería, el conjunto de la caja inferior, la caja de distribución de energía, el sistema de gestión de la batería y la cubierta de la caja superior forman un paquete de baterías (PACK), que luego se instala en el conjunto del motor de recambio para formar un paquete de baterías de recambio integral.
En la actualidad, la diferencia de la tecnología de cambio de batería de chasis ev radica principalmente en los diferentes métodos de bloqueo. En el esquema técnico de intercambio de baterías de chasis ev, la sustitución del paquete de baterías de cambio rápido se divide en dos pasos: elevación y bloqueo. El movimiento de elevación es vertical; el esquema de bloqueo se divide en apriete/afloje giratorio y traslación hacia delante y hacia atrás.
Apriete por elevación y rotación
BP y State Grid han adoptado este sistema de intercambio de baterías. La acción principal del cambio de baterías consiste en levantar el paquete de baterías mediante el manipulador y, a continuación, girar el mecanismo de bloqueo, que se combina con el posicionamiento en el chasis, se sujeta, se aprieta y se bloquea. Los puntos de bloqueo tienen ranuras de posicionamiento evidentes. Técnicamente, el bloqueo es más fiable, y el bloqueo puede ser preciso.
Elevación y traslación hacia delante y hacia atrás
La acción principal del intercambio de baterías ev: levantar el paquete de baterías en su lugar por el manipulador, y luego mover el paquete de baterías en su conjunto, confiando en la costura, el retén y el bloqueo en el chasis. En la aplicación práctica, este esquema tiene los problemas de que el bloqueo no es fácil de estar en su lugar y el bloqueo es flojo.
Comparación de dos soluciones técnicas
● Peso
El esquema de bloqueo rotativo del intercambio de baterías ev tiene un peso más ligero, un menor rango de bloqueo, una mejor adaptabilidad a diferentes tamaños de vehículos y menores requisitos de espacio en el bastidor del chasis.
● El conector de intercambio de baterías ev
El rango de flotación del conector de intercambio del esquema de cierre giratorio es mayor, por lo que la adaptabilidad medioambiental es mejor, el peso es ligero, los requisitos de tamaño de adaptación son menores y la batería puede ampliarse para adaptarse a diferentes modos de refrigeración.
● Vida útil
En términos de vida útil, la vida de los componentes clave de los dos esquemas de intercambio de baterías ev es similar. Sin embargo, en términos de coste global, el esquema de bloqueo rotativo es mejor.
De la comparación de los tres aspectos anteriores, el esquema de bloqueo rotativo de intercambio de batería ev tiene más ventajas, y tiene la mayoría de las aplicaciones de demostración en la actualidad.
Resumen
Además de la viabilidad técnica, la aplicación sostenible a gran escala del modo de intercambio de baterías ev también necesita seguir verificando su economía a través del funcionamiento, así como la generalización de diferentes paquetes de baterías para diferentes modelos.
Se cree que con el desarrollo de la batería y otras tecnologías y el rápido descenso de los costes, el modo de intercambio de baterías ev (esquema tecnológico de sustitución de energía) ocupará gradualmente un mercado específico y promoverá el desarrollo acelerado de los vehículos de nueva energía.