电动汽车电池更换站电池更换策略探讨

 

摘要：电动汽车电池更换站是国家电网公司解决电动汽车能源供给的主要模式之一。本文以国网 电力科学院电动汽车电池更换站示范站为模型，在车辆型号一致、电池箱规格相同及车辆电池箱 组合比例确定的前提下，分析了电池箱堆垛设备、电池存储架和全自动电池更换设备关系，通过 采用分段查找和就近原则，优化了电池存储架逻辑结构，提高了电动汽车电池更换站的电池更换 速度。

 

关键词：电动汽车电池更换站电池更换策略

 

2010年，国家电网公司根据国内电动汽车发展形势和出现的变化，将充电设施建设指导方针 修定为“换电为主、插充为辅，集中充电、统一配送”。换电即为电动汽车电池更换站，在国家电 网公司的示范站中换电全过程采取全自动电池更换设备与电池箱堆垛设备并发方式工作，通过电 池存储架实现电池箱中转，使全自动电池更换设备与电池箱堆垛设备完成相对单一独立的工作， 提高了电池更换速度、减少了车辆等待时间。

 

本文将以国网电力科学院电动汽车电池更换站示范站为模型，在车辆型号一致、电池箱规格 相同及车辆电池箱组合比例确定的前提下，通过电池更换策略协调电池箱堆垛设备、电池存储架 及全自动电池更换设备之间关系，发挥设备效率真，提高电池更换效率。

 

1电动汽车电池更换站

 

电池更换站即电池箱快速更换系统，又称为机械充电，是采用电池更换方式为电动汽车提供 电能供给的场所[1]。

 

1.1电池更换站组成

 

电池更换站主要由供配电系统、充电系统、电池更换系统、综合监控系统和电池检测与维护 系统构成，如图1所示。供配电系统为更换站运行提供电源，包括站内日常用电、充换电设备电 源等，是整个换电站运行基础；充电系统为电池箱提供直流电能，并且辅以整车充电功能，满足 多种形式充电需求；电池更换系统提供电池快速更换功能，是电池更换站的核心组成部分；综合 监控系统负责换电站的监控、调度、管理，保证充电站高效安全运行；电池检测与维护系统为站 内电池提供检测和维护服务，保证电池质量，延长电池使用寿命。

 

这种系统构成方式能够提高车辆使用效率、电动汽车用户补充能源的方便性和快捷性；能够 利用低谷时段对已经耗尽能源的蓄电池进行充电、降低充电成本，提高电动汽车运行经济性。

 

1.2电池更换系统

 

电池更换系统作为电池更换站的核心系统，主要由全自动电池更换设备、半自动换电设备、 电池箱堆垛设备和电池存储架等组成，具有自动化程度高、换电速度快、精确度高等特点。整套 系统以电动汽车换电工位区为中心，在其两侧分别对称布置1台全自动电池更换设备、1台电池 堆垛设备及1套存储架，还涉及到充电系统中的充电架，如图2所示。

 

图2电池更换系统 Fig.2 Battery swap system

 

1.2.1全自动电池更换设备

 

全自动电池更换设备具有运行速度快、电池更换时间短的优点，主要用于大型客车等便于全 自动电池更换设备操作的车辆换电。该设备利用激光多点定位与电池箱RFID识别方式自动完成 电池箱定位、取出、装载等过程，主要技术指标如表1。

表1全自动电池更换设备主要技术指标 Table .1 Automatic battery pack swap equipment major technical indicators

内容 技术指标

水平移动 48米/分钟；

升降移动 9米/分钟

旋转动作 60度/秒

有效负载 400千克

 

1.2.2半自动换电设备

 

半自动换电设备采用液压助力机构和可前后移动的操作平台，更换形式灵活易用，主要用于 小型轿车等全自动电池更换设备无法独立完成电池更换的情况，主要技术指标如表2:

Table.2 Semiautomatic

battery pack swap equipment major technical indicators

表2半自动更换设备主要技术指标

内容 技术指标

工作高度 350-950mm

升降移动 0. 05米/分钟

有效负载 400千克

 

1.2.3电池箱堆垛设备

 

电池箱堆垛设备能自动完成电池箱定位、取出、装载等过程；拥有平移、升降、装/卸载等多 个方向的动作自由度；激光多点定位充电架和电池存储架，RFID方式识别电池箱，具备运行速度 快，电池存取时间短的优点，要技术指标如表3:

 

表3电池箱堆垛设备主要技术指标

内容 技术指标

工作高度 350-950mm

升降移动 0. 05米/分钟

有效负载 400千克