Échange de batteries de véhicules électriques - schéma technique et analyse des caractéristiques
Table des matières
Parmi les nombreux facteurs qui influencent le développement des véhicules à énergie nouvelle, la recharge et la modification de la puissance sont deux voies technologiques d'exploration simultanée. La limitation de la charge réside dans le temps de charge, la durée de vie de la batterie, etc ; Échange de batteries de VE a également des limites - maturité, normalisation et rentabilité de la technologie de remplacement de l'énergie (retour sur investissement de l'échange de batterie et de la batterie de secours).
En revanche, l'échange de batteries ev peut non seulement répondre aux exigences en matière de kilométrage d'utilisation, mais aussi garantir la longue durée de vie de la batterie, ce qui est plus propice au recyclage. Le présent document analyse diverses solutions technologiques d'échange de batteries.
Évolution de la technologie d'échange de batteries de véhicules électriques
La tentative d'échange de batterie dans les véhicules à énergie nouvelle remonte à l'entreprise israélienne BetterPlace (BP) en 2003. BP a coopéré avec Renault en France, et Renault a développé le véhicule électrique FluenceEV, qui utilise le changement de puissance du châssis pour le changement de puissance. Dans l'environnement général du développement des véhicules électriques à cette époque, l'échelle d'application des véhicules électriques était très limitée.
En outre, le coût élevé de la technologie des batteries, de la technologie d'échange des batteries et de la construction de la station d'échange d'énergie a rendu le schéma technique non compétitif, et le projet a été abandonné. China Southern Power Grid a également introduit le schéma de BP et a fait la démonstration de son fonctionnement à Guangzhou et dans d'autres endroits.
En 2009, la Chine a encouragé le développement des véhicules à énergie nouvelle. Depuis 2011, le réseau d'État a été la principale force de promotion du mode d'échange d'énergie. Tout d'abord, les services énergétiques intégrés de State Grid (Hangzhou) ont introduit la commutation semi-automatique de la batterie dans la boîte standard. En 2013, le bureau de l'industrie de l'énergie du comté de Xinxiang a dirigé les efforts conjoints des constructeurs automobiles et des sociétés de taxis pour promouvoir l'opération de remplacement du châssis par les taxis, mais il n'a pas réussi à le faire.
En 2013, avec la promotion de la politique et du développement technologique, le développement des nouvelles énergies en Chine s'est accéléré. Les tentatives de remplacement de l'électricité se multiplient également. Le personnel du projet d'échange d'énergie de State Grid a créé une société indépendante, Bertan, pour promouvoir l'échange d'énergie entre les murs latéraux et les châssis à Hangzhou, Xi'an et dans d'autres endroits.
Le mode d'échange d'énergie par paroi latérale de Zhejiang Xinshikong a réalisé des progrès relatifs en matière de vérification technique grâce à une démonstration et à une exploitation à grande échelle de l'échange de batteries.
En 2016, Aulton a rejoint l'opération d'échange de puissance, a coopéré avec d'autres entreprises automobiles pour promouvoir l'échange de puissance de châssis, et a successivement mené des opérations d'échange de puissance à grande échelle à Guangzhou, Xiamen et Pékin, en Chine. Les entreprises automobiles essaient de suivre la voie technique de l'échange de batteries.
Introduction au schéma technique de l'échange de batteries de véhicules électriques
L'échange de batterie ev de la malle
La station d'échange de batteries de State Grid (Hangzhou) Integrated Energy Services prend en charge 20 boîtiers de batteries standard en tant que groupe, et chaque boîtier contient environ 5 kWh d'électricité, qui sont chargés dans le boîtier de transfert de batteries pour la charge centralisée et l'échange d'énergie.
Le modèle de remplacement du tramway de Hangzhou est principalement utilisé pour les taxis et les véhicules officiels. Il existe deux types d'équipements d'échange de batteries : une plate-forme mécanique et une plate-forme mobile à fourche, qui sont fixées à côté de la position d'échange du véhicule.
Le boîtier de batterie situé dans le coffre du véhicule électrique est sorti et rentré manuellement. Ce système d'échange de batteries est en fait une première tentative de changement d'énergie en Chine.
Changement de batterie du châssis et de la paroi latérale ev
Le boîtier de batterie du véhicule électrique pur est disposé au fond de la voiture, avec deux boîtiers de batteries à gauche et deux boîtiers à droite. Après avoir contrôlé la montée et la descente de la batterie dans la voiture, le robot la sort par le côté.
● L'échange de batterie ev de la paroi latérale.
La caractéristique de ce schéma technique d'échange d'énergie est que le port d'échange d'énergie de la batterie est placé sur la paroi latérale, la porte de la cabine de la batterie est ouverte par commande, puis la batterie est retirée et installée sur le côté du manipulateur. Dans ce schéma, la batterie est placée sur le châssis, ce qui augmente la hauteur de la carrosserie et affecte les performances du véhicule.
● Changement de puissance du châssis
Le schéma de remplacement de la puissance du châssis de l'échange de batteries ev peut être subdivisé en deux types : le boîtier de batterie standard représenté par le bus électrique de Shanghai de State Grid et le bloc de batterie de forme spéciale représenté par BP.
BP prévoit qu'une fois le véhicule en place, celui-ci restera immobile, le mécanisme sous le sol transmettra horizontalement la batterie, soulèvera la batterie de haut en bas pour l'installer, et le servomoteur resserrera et desserrera le mécanisme de verrouillage de la batterie pour achever l'ensemble de l'opération de remplacement de la batterie.
La batterie spéciale de type "tour" pour le remplacement du châssis est disposée sur le châssis entre les sièges arrière et le coffre. Ce système de remplacement de la batterie ev modifie le moins possible le cadre du châssis, mais affecte toujours l'espace de la rangée arrière et le volume du coffre.
Proposition technique pour le remplacement de l'alimentation du châssis
Parmi les diverses solutions techniques de remplacement de l'énergie dans le cadre de l'échange de batteries, le remplacement de l'énergie par le châssis est plus reconnu. Actuellement, la structure la plus utilisée est la structure plate disposée sur le châssis, qui n'occupe pas l'espace de conduite, le coffre et la hauteur du véhicule. La batterie est fixée sur le cadre d'échange d'énergie, qui est adapté à la structure existante de la carrosserie et installé sur le plancher de la carrosserie.
Lors du remplacement de la batterie ev, le bloc-batterie et le cadre de changement de puissance doivent être démontés dans leur ensemble. Le module de batterie, le boîtier inférieur, le boîtier de distribution d'énergie, le système de gestion de la batterie et le couvercle du boîtier supérieur forment un bloc-batterie (PACK), qui est ensuite installé sur le moteur de remplacement pour former un bloc-batterie de remplacement intégral.
À l'heure actuelle, la différence entre les technologies d'échange de batteries de châssis et de véhicules réside principalement dans les différentes méthodes de verrouillage. Dans le schéma technique de remplacement de la batterie du châssis, le remplacement de la batterie à changement rapide est divisé en deux étapes : le levage et le verrouillage. Le mouvement de levage est vertical ; le schéma de verrouillage est divisé en serrage/desserrage rotatif et en translation vers l'avant et vers l'arrière.
Levage et serrage rotatif
BP et State Grid ont adopté ce système d'échange de batteries de véhicules électriques. L'action principale de l'échange de batterie consiste à soulever le bloc-batterie à l'aide du manipulateur, puis à faire tourner le mécanisme de verrouillage, qui est combiné au positionnement sur le châssis, serré, resserré et verrouillé. Les points de verrouillage présentent des rainures de positionnement évidentes. D'un point de vue technique, le verrouillage est plus fiable, et le verrouillage peut être précis.
Levage et translation avant et arrière
L'action principale de l'échange de batterie ev : soulever le bloc-batterie en place par le manipulateur, puis déplacer le bloc-batterie dans son ensemble, en s'appuyant sur la couture, le cran d'arrêt et le verrouillage sur le châssis. Dans la pratique, ce système présente les problèmes suivants : le verrouillage n'est pas facile à mettre en place et le verrouillage est lâche.
Comparaison de deux solutions techniques
● Poids
Le système de verrouillage rotatif de l'échange de batteries ev est plus léger, la plage de verrouillage est plus petite, il s'adapte mieux aux différentes tailles de véhicules et il est moins exigeant en termes d'espace sur le châssis.
● Le connecteur d'échange de batterie ev
La plage de flottaison du connecteur d'échange du système de verrouillage rotatif est plus grande, de sorte que l'adaptabilité environnementale est meilleure, le poids est léger, les exigences en matière de taille sont plus faibles, et la batterie peut être étendue pour s'adapter à différents modes de refroidissement.
● Durée de vie
En termes de durée de vie, la durée de vie des composants clés des deux systèmes de remplacement de la batterie est similaire. Cependant, en termes de coût global, le système de verrouillage rotatif est meilleur. Si l'on compare les trois aspects susmentionnés, le système de verrouillage rotatif de l'échange de batteries présente plus d'avantages et a le plus grand nombre d'applications de démonstration à l'heure actuelle.
Résumé
Outre la faisabilité technique, l'application durable à grande échelle du mode d'échange de batterie ev doit également vérifier son économie par le biais de l'exploitation, ainsi que la généralisation de différents packs de batteries pour différents modèles.
On pense qu'avec le développement des batteries et d'autres technologies et la baisse rapide des coûts, le mode d'échange de batteries ev (système technologique de remplacement de la puissance) occupera progressivement un marché spécifique et favorisera le développement accéléré des véhicules à énergie nouvelle.
Échange de batteries de véhicules électriques - schéma technique et analyse des caractéristiques
Table des matières
Parmi les nombreux facteurs qui influencent le développement des véhicules à énergie nouvelle, la recharge et la modification de la puissance sont deux voies technologiques d'exploration simultanée. La limitation de la charge réside dans le temps de charge, la durée de vie de la batterie, etc ; Échange de batteries de VE a également des limites - maturité, normalisation et rentabilité de la technologie de remplacement de l'énergie (retour sur investissement de l'échange de batterie et de la batterie de secours).
En revanche, l'échange de batteries ev peut non seulement répondre aux exigences en matière de kilométrage d'utilisation, mais aussi garantir la longue durée de vie de la batterie, ce qui est plus propice au recyclage. Le présent document analyse diverses solutions technologiques d'échange de batteries.
Évolution de la technologie d'échange de batteries de véhicules électriques
La tentative d'échange de batterie dans les véhicules à énergie nouvelle remonte à l'entreprise israélienne BetterPlace (BP) en 2003. BP a coopéré avec Renault en France, et Renault a développé le véhicule électrique FluenceEV, qui utilise le changement de puissance du châssis pour le changement de puissance. Dans l'environnement général du développement des véhicules électriques à cette époque, l'échelle d'application des véhicules électriques était très limitée.
En outre, le coût élevé de la technologie des batteries, de la technologie d'échange des batteries et de la construction de la station d'échange d'énergie a rendu le schéma technique non compétitif, et le projet a été abandonné. China Southern Power Grid a également introduit le schéma de BP et a fait la démonstration de son fonctionnement à Guangzhou et dans d'autres endroits.
En 2009, la Chine a encouragé le développement des véhicules à énergie nouvelle. Depuis 2011, le réseau d'État a été la principale force de promotion du mode d'échange d'énergie. Tout d'abord, les services énergétiques intégrés de State Grid (Hangzhou) ont introduit la commutation semi-automatique de la batterie dans la boîte standard. En 2013, le bureau de l'industrie de l'énergie du comté de Xinxiang a dirigé les efforts conjoints des constructeurs automobiles et des sociétés de taxis pour promouvoir l'opération de remplacement du châssis par les taxis, mais il n'a pas réussi à le faire.
En 2013, avec la promotion de la politique et du développement technologique, le développement des nouvelles énergies en Chine s'est accéléré. Les tentatives de remplacement de l'électricité se multiplient également. Le personnel du projet d'échange d'énergie de State Grid a créé une société indépendante, Bertan, pour promouvoir l'échange d'énergie entre les murs latéraux et les châssis à Hangzhou, Xi'an et dans d'autres endroits.
Le mode d'échange d'énergie par paroi latérale de Zhejiang Xinshikong a réalisé des progrès relatifs en matière de vérification technique grâce à une démonstration et à une exploitation à grande échelle de l'échange de batteries.
En 2016, Aulton a rejoint l'opération d'échange de puissance, a coopéré avec d'autres entreprises automobiles pour promouvoir l'échange de puissance de châssis, et a successivement mené des opérations d'échange de puissance à grande échelle à Guangzhou, Xiamen et Pékin, en Chine. Les entreprises automobiles essaient de suivre la voie technique de l'échange de batteries.
Introduction au schéma technique de l'échange de batteries de véhicules électriques
L'échange de batterie ev de la malle
La station d'échange de batteries de State Grid (Hangzhou) Integrated Energy Services prend en charge 20 boîtiers de batteries standard en tant que groupe, et chaque boîtier contient environ 5 kWh d'électricité, qui sont chargés dans le boîtier de transfert de batteries pour la charge centralisée et l'échange d'énergie.
Le modèle de remplacement du tramway de Hangzhou est principalement utilisé pour les taxis et les véhicules officiels. Il existe deux types d'équipements d'échange de batteries : une plate-forme mécanique et une plate-forme mobile à fourche, qui sont fixées à côté de la position d'échange du véhicule.
Le boîtier de batterie situé dans le coffre du véhicule électrique est sorti et rentré manuellement. Ce système d'échange de batteries est en fait une première tentative de changement d'énergie en Chine.
Changement de batterie du châssis et de la paroi latérale ev
Le boîtier de batterie du véhicule électrique pur est disposé au fond de la voiture, avec deux boîtiers de batteries à gauche et deux boîtiers à droite. Après avoir contrôlé la montée et la descente de la batterie dans la voiture, le robot la sort par le côté.
● L'échange de batterie ev de la paroi latérale.
La caractéristique de ce schéma technique d'échange d'énergie est que le port d'échange d'énergie de la batterie est placé sur la paroi latérale, la porte de la cabine de la batterie est ouverte par commande, puis la batterie est retirée et installée sur le côté du manipulateur. Dans ce schéma, la batterie est placée sur le châssis, ce qui augmente la hauteur de la carrosserie et affecte les performances du véhicule.
● Changement de puissance du châssis
Le schéma de remplacement de la puissance du châssis de l'échange de batteries ev peut être subdivisé en deux types : le boîtier de batterie standard représenté par le bus électrique de Shanghai de State Grid et le bloc de batterie de forme spéciale représenté par BP.
BP prévoit qu'une fois le véhicule en place, celui-ci restera immobile, le mécanisme sous le sol transmettra horizontalement la batterie, soulèvera la batterie de haut en bas pour l'installer, et le servomoteur resserrera et desserrera le mécanisme de verrouillage de la batterie pour achever l'ensemble de l'opération de remplacement de la batterie.
La batterie spéciale de type "tour" pour le remplacement du châssis est disposée sur le châssis entre les sièges arrière et le coffre. Ce système de remplacement de la batterie ev modifie le moins possible le cadre du châssis, mais affecte toujours l'espace de la rangée arrière et le volume du coffre.
Proposition technique pour le remplacement de l'alimentation du châssis
Parmi les diverses solutions techniques de remplacement de l'énergie dans le cadre de l'échange de batteries, le remplacement de l'énergie par le châssis est plus reconnu. Actuellement, la structure la plus utilisée est la structure plate disposée sur le châssis, qui n'occupe pas l'espace de conduite, le coffre et la hauteur du véhicule. La batterie est fixée sur le cadre d'échange d'énergie, qui est adapté à la structure existante de la carrosserie et installé sur le plancher de la carrosserie.
Lors du remplacement de la batterie ev, le bloc-batterie et le cadre de changement de puissance doivent être démontés dans leur ensemble. Le module de batterie, le boîtier inférieur, le boîtier de distribution d'énergie, le système de gestion de la batterie et le couvercle du boîtier supérieur forment un bloc-batterie (PACK), qui est ensuite installé sur le moteur de remplacement pour former un bloc-batterie de remplacement intégral.
À l'heure actuelle, la différence entre les technologies d'échange de batteries de châssis et de véhicules réside principalement dans les différentes méthodes de verrouillage. Dans le schéma technique de remplacement de la batterie du châssis, le remplacement de la batterie à changement rapide est divisé en deux étapes : le levage et le verrouillage. Le mouvement de levage est vertical ; le schéma de verrouillage est divisé en serrage/desserrage rotatif et en translation vers l'avant et vers l'arrière.
Levage et serrage rotatif
BP et State Grid ont adopté ce système d'échange de batteries de véhicules électriques. L'action principale de l'échange de batterie consiste à soulever le bloc-batterie à l'aide du manipulateur, puis à faire tourner le mécanisme de verrouillage, qui est combiné au positionnement sur le châssis, serré, resserré et verrouillé. Les points de verrouillage présentent des rainures de positionnement évidentes. D'un point de vue technique, le verrouillage est plus fiable, et le verrouillage peut être précis.
Levage et translation avant et arrière
L'action principale de l'échange de batterie ev : soulever le bloc-batterie en place par le manipulateur, puis déplacer le bloc-batterie dans son ensemble, en s'appuyant sur la couture, le cran d'arrêt et le verrouillage sur le châssis. Dans la pratique, ce système présente les problèmes suivants : le verrouillage n'est pas facile à mettre en place et le verrouillage est lâche.
Comparaison de deux solutions techniques
● Poids
Le système de verrouillage rotatif de l'échange de batteries ev est plus léger, la plage de verrouillage est plus petite, il s'adapte mieux aux différentes tailles de véhicules et il est moins exigeant en termes d'espace sur le châssis.
● Le connecteur d'échange de batterie ev
La plage de flottaison du connecteur d'échange du système de verrouillage rotatif est plus grande, de sorte que l'adaptabilité environnementale est meilleure, le poids est léger, les exigences en matière de taille sont plus faibles, et la batterie peut être étendue pour s'adapter à différents modes de refroidissement.
● Durée de vie
En termes de durée de vie, la durée de vie des composants clés des deux systèmes de remplacement de la batterie est similaire. Cependant, en termes de coût global, le système de verrouillage rotatif est meilleur.
Si l'on compare les trois aspects susmentionnés, le système de verrouillage rotatif de l'échange de batteries présente plus d'avantages et a le plus grand nombre d'applications de démonstration à l'heure actuelle.
Résumé
Outre la faisabilité technique, l'application durable à grande échelle du mode d'échange de batterie ev doit également vérifier son économie par le biais de l'exploitation, ainsi que la généralisation de différents packs de batteries pour différents modèles.
On pense qu'avec le développement des batteries et d'autres technologies et la baisse rapide des coûts, le mode d'échange de batteries ev (système technologique de remplacement de la puissance) occupera progressivement un marché spécifique et favorisera le développement accéléré des véhicules à énergie nouvelle.