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            專汽通權威解讀:三種重卡換電站的技術路線詳細對比解析,以及代表品牌介紹

            目前隨著排放法規進一步加嚴,各大汽車廠商為了響應國家政策都開始走向電動汽車市場。近年來電動汽車進入市場的數量越來越多,而電動汽車依然存在著能量補給問題,如何快速能量補給給電動汽車成為當今各大廠商和用戶首要解決的問題。電動汽車能量補給有兩種方式:充電和換電。充電占用時間長無法解決長途續航,而換電可給車輛快速補給能量。因此,換電站的布置是電動汽車的最基礎服務措施。當前市場電動重卡的電池安裝方式多種多樣,主流的換電技術路線包括整體單側換電方案、頂吊式換電方案、整體雙側換電方案3種。

            頂吊式換電站

            專汽通權威解讀:三種重卡換電站的技術路線詳細對比解析,以及代表品牌介紹

            從專利看頂吊式換電過程

            以專利 一種純電動重載車輛頂部吊裝充換電系統的制作方法 為例,該專利由上海玖行能源科技有限公司申請。

            準備階段:首先在電池存放區域,包括至少一個已充電電池箱,用于替換待換重卡上的待換電池箱;自動換電機器人,位于待換重卡和電池存放區域上方,并且能夠自由移動。

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            換電階段:通過待換重卡的電池箱定位鎖緊裝置解鎖電池箱后,由自動換電機器人從上方抓取所待換重卡上的待換電池箱,并將待換重卡上的待換電池箱吊裝放入電池存放區域。自動換電機器人從電池存放區域上方抓取所述已充電電池箱,將已充電電池箱吊裝放置于重卡上的電池箱定位鎖緊裝置所在位置,通過電池箱定位鎖緊裝置進行定位鎖緊,實現所述待換電車輛的電池箱的更換。

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            優點

            較早投入進行試點示范的是頂吊式換電方案,由于該種換電方式采用鋼索吊裝電池包,在電池包接近落座時,鋼索具有一定的柔性,比較容易實現誤差的兼容。因為頂吊式換電的定位方式比較簡單,對司機的駕駛技能要求較高,對于港口、礦山等司機經過強化培訓的封閉場景,能夠發揮司機管理優勢,使控制系統簡化降低成本,因此是屬于技術簡單、成本比較低、可行性比較好的換電方案,也是最早商用化的換電方案。

            專汽通權威解讀:三種重卡換電站的技術路線詳細對比解析,以及代表品牌介紹

            缺點

            由于換電過程自動化和智能化程度低,換電站進一步提高換電速度的潛力較低。頂吊換電的抓具需要在車輛的上方,造成設備總高度較高,在一些城市建設申報時會被定性為臨時建筑,需要進行臨時建筑審批,建站審批過程相對復雜。

            代表企業:上海玖行能源

            上海玖行頂吊式的換電系統方案,可實現單車5分鐘內完成換電,充電功率3.3MW,占地面積200㎡。為確保動力電池的安全可控,玖行與寧德時代合作,重卡可以根據工況靈活換裝不同電量的電池包;為了能夠集中管理電池包,延長電池使用壽命,玖行與華為合作開發的換電智能云平臺監控運管系統。

            專汽通權威解讀:三種重卡換電站的技術路線詳細對比解析,以及代表品牌介紹

            企業實力:成立于2014年的玖行能源的核心班底來自于國家電網下屬企業。成立之初,僅有十多名核心技術人員。企業落戶嘉定后,嘉定工業區從房租減免、人才補貼、專項資金等方面給予大力扶持,培育企業做強做大。企業也是苦練“內功”,每年以銷售收入的7%至10%投入研發,瞄準智能充電樁和換電技術兩個領域開展自主創新。目前,玖行能源已經在上海30個公交站和7大樞紐站建成了智能化、綜合性的充電場站。

            整體單側式換電站

            從專利看單側式換電過程

            以專利 一種側出式集裝箱換電站 為例,該專利由寧波江宸智能裝備股份有限公司申請。

            單側式換電換電站在更換時分為前預備階段、上車階段、后預備階段。在預備階段時,堆垛機的貨叉后移到電池架前,抓取吸盤套件將電池架上的新電池吸出并后移將電池放置在堆垛機的貨叉上,然后堆垛機的貨叉前行伸出到裝卸中轉站后方,裝卸中轉站的伸縮盤前行,然后堆垛機將貨叉上的新電池送到裝卸中轉站上的伸縮吸盤機構上,伸縮吸盤機構后縮把新電池放置在伸縮盤上,完成預備階段。

            專汽通權威解讀:三種重卡換電站的技術路線詳細對比解析,以及代表品牌介紹

            在上車階段時,重卡開上駐車平臺后,在上坡導正滾棒組和橫向滑動滾棒組作用移到居中位置,四個輪子位于V型凹槽內,導正機構的導正軸把車輛推動到準確的居中位置,然后舉升機構上行把車輛抬起露出下側電池更換位,裝卸中轉站的空置伸縮盤前行,抓取吸盤套件將空電池從電動重卡上取下放入抓取空置伸縮盤中,然后裝卸中轉站轉盤轉動180度,將裝有新電池的伸縮盤面對重卡電池倉,伸縮盤前行,抓取吸盤套件將新電池放入電池倉中,完成更換電池。

            專汽通權威解讀:三種重卡換電站的技術路線詳細對比解析,以及代表品牌介紹

            在后預備階段,堆垛機的貨叉前行,伸縮吸盤機構把裝卸中轉站上的空電池包送到貨叉上,貨叉的抓取吸盤套件將電池吸出并移動到堆垛機另一側的電池架上,放下電池,完成下電池循環,其中前預備階段和后預備階段可在一個工作工序中實現。

            專汽通權威解讀:三種重卡換電站的技術路線詳細對比解析,以及代表品牌介紹

            整體單側換電技術對科技要求更高

            整體單側換電的電池抓取機構是剛性的,機器人在抓取電池之間沒有柔性環節,如果車輛電池與既定位置對位偏差,換電機器人產生校正位置的力則會很大,對導向機構會產生很大的損傷。所以整體單側換電對智能化技術的挑戰更大,對控制精度的要求更高,需裝備激光雷達及視覺傳感器,導致其成本也相對比較高。

            整體單側換電技術降低人為操作難度

            由于整體單側換電智能化程度比較高,其對司機的專業性要求較弱,可適應城市中的渣土車、牽引車、水泥攪拌車等多類車型,且對司機換電停車的要求相對較低,其智能化裝備也發揮了較大價值。此外,側換式換電的優勢是換電站的主體裝備高度與車高相當,在城市建設時比較容易被定性為裝備,可以免去臨時建筑審批流程。

            代表企業

            金茂科易開發的整體單側式換電方案,可實現單車3至5分鐘換電,充電功率2.4MW至3MW,占地面積200㎡。該換電系統采用全自動化設計,通過圖像識別技術實現無人換電,換電時間在5到6分鐘左右,達到國內先進水平。全部換電礦卡車輛和電池狀態信息可上傳,并結合歷史數據分析預測電池的健康狀態,對故障和火災隱患進行提前預警和自動干預。提升了系統設備的可靠性和安全性,為未來電池退役后的梯次利用提供了支撐。

            專汽通權威解讀:三種重卡換電站的技術路線詳細對比解析,以及代表品牌介紹

            由于換電站采用全自動化操作,駕駛員全程無需下車,數分鐘之內就可以完成電池更換,獲得一塊滿電的新電池,迅速投入新一輪出勤。根據有效計算,采用換電模式比采用充電模式能夠節約將近1000小時每十萬公里,特別是長途干線物流運輸領域,換電模式“能源補充快”的優勢能夠大大提高車輛的出勤率。

            目前,金茂產品已經適應平臺化開發,可以兼容各種車輛。電池系統也可以實現各車型的標準化和統一化,這對于運營商來講非常重要。

            整體雙側式換電站

            整體雙側換電最大的優勢是電池不占貨箱空間,適用于電池存儲位置有限的礦卡車型。整體雙側換電對部分必須雙側布置電池的場景及車型具有無可替代的優勢。但是,由于整體雙側換電需要裝備兩套機器人及兩套電池存儲充電倉,其成本也相對較高。

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            專利解讀

            以專利 CN201920538571.9一種集裝箱雙側換電站 為例,

            將電動重卡開上駐車平臺后,在上坡導正滾棒組和橫向滑動滾棒作用下到居中位置,四個輪子位于V型凹槽內,導正機構的導正軸把車輛推動到準確的居中位置,然后舉升機構上行把車輛抬起露出下側電池更換位。

            專汽通權威解讀:三種重卡換電站的技術路線詳細對比解析,以及代表品牌介紹

            然后堆垛機的貨叉前行到車輛電池倉位置,抓取吸盤套件將電池吸出并移動到堆垛機另一側的電池架上,放下電池,然后堆垛機將電池架上的備用電池取出放置到電動車的電池倉內,完成一個循環。

            專汽通權威解讀:三種重卡換電站的技術路線詳細對比解析,以及代表品牌介紹

            代表企業

            國家電投河南公司首座充換電站由配電系統、充電系統、換電系統、安防系統組成,換電站占地面積240平方米,站內設置1個車道并預留二期擴建車道,車輛通過二維碼識別——激光定位——人工確定按鈕最后啟動換電,系統得到指令后自動對電池解鎖,行吊自動抓取電池換至車身,換電過程最快僅需3分鐘,電池充電僅需40分鐘,實現了電池快速可持續充、換電,每天最多可充電100輛,實現24小時無人值班不間斷運營。

            專汽通權威解讀:三種重卡換電站的技術路線詳細對比解析,以及代表品牌介紹

            三換電站對比

            整體單側側換比較適合城市的公共型換電站,因為它天生就需要視覺、激光雷達精密的定位裝置,換車型的時候適應性很好,智能化程度比較高,對司機的專業性要求就弱了,城市里面有渣土車、牽引車、水泥攪拌車等等,作為公共網絡的時候,對于司機的要求不能那么高,所以智能化程度就發揮了價值。

            而頂吊式,它的定位方式比較簡單,對司機的駕駛技能要求較高,否則就會降低換電成功率,但是對于像一些港口、礦山等專用的封閉場景,司機是經過強管理、做好培訓、封閉式運行,其實能夠發揮司機管理優勢,使控制系統簡化,整個控制成本下降。但由于自動化和智能化程度低,進一步提高換電速度的潛力較低。

            雙側最大的優勢是電池不占貨箱空間,對于礦山這種地方,它不能輕易拉長軸距來滿足放電池的位置,對一些不得雙側布置電池的場景有無可替代的優勢,但是缺點就是成本高,因為它是兩套機器人,兩套存儲充電倉。

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