电池更换站宣讲

1、国网电力科学研究院国网电力科学研究院国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞科技股份有限公司20112011年年1 1月月21换电设计方案说明换电设计方案说明2CEV2000CEV2000换电设施运行管理系统换电设施运行管理系统国网公司确定了国网公司确定了“换电为主、充电为辅换电为主、充电为辅”的基调。的基调。 电池更换站的系统结构电池更换站系统，主要包括供配电系统、充电系统、综合监控系统、电池更换系统、电池检测与维护系统、场地布置供配电系统场地布置充电系统综合监控系统电池检测与维护电池更换系统换电系统1 换电设计方案说明针对目前电池更换站建设中所存在的问题，项目组积极与电动汽车厂家、电池厂家、相关高

2、校取得联系，进行详尽的市场调研。与一汽、华奥等电动汽车厂家技术交流，针对电池箱方案进行论证；与万向汽车、一汽、安凯等达成合作，进行换电演示系统搭建；与冠拓等电池相关厂家联系，针对电池成组、BMS设计进行交流；与北京理工大学等高校合作，进行电池箱设计。1 换电设计方案说明我院的工作标准制定科研项目为辽宁、吉林、江苏等网省公司设计方案10余个为四川等网省电池更换站建设规划提供咨询Q/GDW 486-2010电动汽车电池更换站技术导则已发布Q/GDW 487-2010电动汽车电池更换站设计规范已发布Q/GDW 488-2010电动汽车充电站及电池更换站监控系统规范已发布国网公司科技项目电动汽车电池自

3、动更换装置及监控系统研究第一承担单位技术咨询1 综述完成典型电动汽车电池更换站平面布置方案设计设计了三种典型电动汽车电池更换站平面布置方案和CAD图纸，分别为宽松型、标准型、节约型，以满足不同场地要求下对电池更换站的建设要求。完成典型电动汽车电池更换站的换电方案设计设计采用独立的换电机器人与堆垛机器人的方式，电池的转运过程通过电池暂存架实现，换电机器人和堆垛机器人完成相对单一的工作以节省时间。完成电池更换站内关键设备方案制定换电设备设备为全自动化、无人介入、智能化、高精度的机器人；电池箱方案与车体、换电设备紧密联系，设计方案多次试验、论证。完成典型电池更换站供配电系统、充电系统方案制定针对电池

4、更换站的供配电系统、充电系统的要求，设计典型的10kV系统方案、0.4kV系统方案、直流电源方案、APF方案、充电机选型方案及充电机布置方案。在确立电池更换站的系统组成后，项目组开展了电池更换站标准化建设方案的设计我院的工作1 换电设计方案说明组织自身优势资源，开展CEV2000系列换电设施运行管理系统产品的研发，关键产品包括：我院的工作 CEV2100系列电池箱 CEV2200充电系统 CEV2300电池更换设备 CEV2500系列电池架 CEV2600综合监控管理系统 电池更换站演示系统建设1 换电设计方案说明电池更换站的建设是一个系统工程，设计中必须要考虑更换站的系统性、兼容性；本设计目

5、标是设计可以满足多辆旅游大巴进行换电服务，并且提供辅助整车充电功能的大型综合充换电站：入口入口出口出口主体为换电功能服务区在空余地区布置停车场，可以分布少量直流充电桩，以用作辅助的整车充电。停车场停车场电池更换站电池更换站充电机充电机设计目标1 换电设计方案说明场地布置1 换电设计方案说明对称分布对称分布易于扩展易于扩展温控环控温控环控安全保障安全保障以车辆道路为中心线，换电机器、电池存放台、电池堆垛机、充电架依次排开，总尺寸为20*20m易于容量的扩容，整体布局大方简洁，功能区划分明显，易于维护操作电池充电、存放、堆垛区独立成一个相对封闭的空间，保证了充电区温控和环控的可操作性电池充电、存放

6、、堆垛区与换电机器人工作场地分离保障了换电机器人工作区的相对安全场地布置1 换电设计方案说明电池更换设备 指针对不同类型电动汽车,适应不同标准等级电池箱能力的更换设备及其配套附件。具有方便、快捷、准确更换电池箱的功能。 本方案中的电池更换设备由换电机器人、电池堆垛机、电池存放台组成。 站内初期可配备一组两台快速更换机器人，分列在车辆行驶区域两侧轨道上，可同时对车辆进行电池更换服务。电池更换系统1 换电设计方案说明电池更换流程电池更换系统1 换电设计方案说明电池更换流程 电池充电区内的搬运机器人预先将充电完成的电池卸放于电池存放台上车辆如有进行电池更换服务的需求，向调度台发出请求，调度台在确认可

7、进行电池更换服务后允许车辆的进入在车辆进入换电区并且停放完成后，换电机器人进行换电池操作，换电机器人每次对一个电池箱进行操作更换过程中所有电池箱的中转都从电池存放台上进行电池更换系统1 换电设计方案说明半自动换电方案： 换电机器人和电池堆垛机可以切换至遥控模式下，可以使用遥控或操作机构完成人为控制下的换电过程，保证完成半自动的换电方式。应急电池更换方案电池更换系统全手动换电方案： 将配置至少2台手动换电平台车或RGV小车，1-2台手动电堆垛叉车，保证在全失电情况下可以完成全手动方式的换电。1 换电设计方案说明u 安全防护方案：本设计方案中的换电机器人和电池堆垛机器人的自动化程度高，运行速度快，

8、需要措施来保证设备和人身的安全：（1）在平面布置中提出电池充电、存放、堆垛区与换电机器人工作场地分离，独立成一个相对封闭的空间，保证了充电区温控和环控的可操作性的同时，保障了换电机器人工作区的相对安全。（2）在主要设备工作场地四周设置防护的围挡和提示标志。（3）换电工作场地的门安装自动感应装置，在发现门在换电设备工作时候开启，换电设备就会启动保护功能，停止工作，起到防误保护功能，电池更换系统1 换电设计方案说明监控系统结构如图所示综合监控系统1 换电设计方案说明2 CEV2000换电设备运行管理系统2.1 CEV2100系列电池箱 由若干单体电池、箱体、电池管理系统及相关安装结构件（设备）等组

9、成的成组电池。 具备符合标准的电池箱结构、电池箱监控设备 、电池箱接插件、电池箱环控设备。 通用化、系列化、标准化,结构简单、操作方便、使用安全。 实现了防火、防水、防尘、温控、防震、动力可靠传输、容量可调、电安全防护要求等性能。 设计了机械锁止机构，增加了予紧力与锁止状态观察孔，配合机械手可进行快装快卸。电池箱主要性能参数对比表性能性能奥运方案奥运方案本方案本方案结论结论锁止机构电磁锁机械锁止机构，具备予紧力与锁止状态反光膜观察孔，配置机械手、兼顾人工快速操作提高了安全与方便性，提高了抗震性能，异常情况方便方便拆卸和维修散热性前面板轴流风机进风采用后置离心风机与温度显示，提高风压和流量可与车

10、身空调对接，实现可靠的热管理，提高前面板的密封性能材质结构内箱体钣金锰钢管骨架与绝缘防腐蒙皮结构提高电安全性和承载强度，更利于搬运和储存，避免了内箱体下支撑钣金过薄易变形的问题电池兼容与成组紧固方法锰酸锂电池考虑了多种电池的兼容性。多节电池整体与内箱体紧固可装载20度电量，减少单体电池的震动，避免连接件的松动2 CEV2000换电设备运行管理系统2.1 CEV2100系列电池箱设计符合正在报批的国家标准电动汽车传导式充电接口的相关要求。可靠连接、同时在振动时连接器具有X、Y、Z轴向位移。能够长期维持浮动功能，而且四个压缩弹簧可以独立准确控制各个方向压缩行程。能够保证正常位置的复位功能，同时通过

11、圆锥面配合，能够准确自动定心。安装板与内箱是浮动的，软连接，有一定的浮动量，在振动过程中保护了连接器及连接器的核心部件2.1 CEV2100系列电池箱-接插件2 CEV2000换电设备运行管理系统自动堆垛设备 外形尺寸：2000mm(L)*4500mm(H)*1800mm(W) 工作半径：1000mm 设备重量：2000kg 设备功率：20kW 对位精度：1mm2.2 CEV2300系列电池更换设备条目条目规格规格滚轴滚轴平移，升降，装/卸载平移平移速率120米/分钟升降升降速率40米/分钟装装/卸载卸载速率14秒底盘无动力滚轮传输电池双重确认电池双重确认超声波传感器电池箱定位电池箱定位激光多

12、点识别定位/RFID电源电源传输系统（100A）有效负载有效负载300公斤（电池箱重）2 CEV2000换电设备运行管理系统自动换电设备 外形尺寸：2000mm(L)*1800mm(H)*1400mm(W) 工作半径：1200mm 设备重量：1600kg 设备功率：20kW 对位精度：1mm2.2 CEV2300系列电池更换设备条目条目规格规格滚轴滚轴平移，升降，旋转，装/卸载平移平移速率120米/分钟升降升降速率40米/分钟旋转旋转速率最大：60度/秒倾斜角倾斜角调整调整范围1.5度装装/卸载卸载速率18秒底盘无动力滚轮传输电池双重确认电池双重确认超声波传感器电池箱定位电池箱定位激光多点识别

13、定位/RFID电源电源传输系统（100A）有效负载有效负载300公斤（电池箱重）4 CEV2000换电设备运行管理系统电池更换平均效率 换电机器人的净换电时间：机器人为汽车更换一块电池的净时间是44S，即从电池临时停放台上将电池取下，换到电动汽车上，并将电动汽车上更换下的电池放回电池架上的整个过程。 由于搬运机器人已经将充好电的电池放置到装卸载机器人附近，节约了一部分时间，在换电机器人进行电池更换操作的同时，电池堆垛机同时在进行电池的卸载存储工作；一辆装载10个电池箱的电动汽车可以在6-7分钟以内完成电池更换。4 CEV2000换电设备运行管理系统2.2 CEV2300系列电池更换设备机器人电

14、源自动切换功能： 为换电机器人提供双路工作电源，换电机器人可以实现自动电源切换功能。应急电池更换方案2 CEV2000换电设备运行管理系统2.2 CEV2300系列电池更换设备 升降动作：速率0.05米/秒 有效工作高度：350-950mm 有效负载：300公斤。 体积小巧坚固，采用液压助力机构，灵活易用； 具有助力操作解锁机构，使电池箱取出操作简单易行；2.2 电池更换系统2 CEV2000换电设备运行管理系统 带有充电接口的立体支架,可实现对电池箱进行存储、充电、监控等功能。具备符合标准电池箱要求的安装位置，具有良好的稳固性、承重能力、绝缘能力、可扩展性等，满足大规模电池箱充电和存储的需求

15、。2.3 CEV2500系列充电架2 CEV2000换电设备运行管理系统 电池更换站综合监控系统是基于统一平台基础上，集成充电监控、配电监控、换电监控、安防监控、计量计费及生产管理于一体的综合监控管理系统。它在完成常规充电监控、配电监控基础上，实现了电池更换的可视化监控，完成了环境监控的无缝接入，并开发了配套的电池更换站生产管理系统。2.4 CEV2600综合监控系统4 CEV2000换电设备运行管理系统先进的全自先进的全自动化电池更动化电池更换流程换流程电池存放装置：搬运机器人预先将电池进行存放或者放入充电位置，节省大量堆垛的重复时间。机器人装卸载装置：装载的速度、精度及装载后电池的固定位置

16、均迅速可靠机器人取放电池技术：装卸载机器人可以迅速对电池进行更换。2.5 系统特点2 CEV2000换电设备运行管理系统 通过传感器技术，实现上下、左右及旋转实现自动对位功能，对不同状态车辆的电池位置进行自动识别校准。高度精确的对位技术 对每块电池进行标签识别，方便对电池的状态进行管理。同时不同电池的尺寸大小，机器人均自动识别，确保机器人的准确操作。智能化的电池识别管理技术 科学严格的更换时间控制：整个过程不超过7分钟。对每个过程进行科学合理分配时间和运行速度。科学严格的更换时间控制2.5 系统特点4 CEV2000换电设备运行管理系统 可靠：可靠：基于设计方案研制，完全实现方案各项技术要求及指基于设计方案研制，完全实现方案各项技术要求及指标标 性能：性能：堆垛与换电功能分离，每个设备完成相对单一的功能堆垛与换电功能分离，每个设备完成相对单一的功能，速率与