Adattamento multi-scenario: soluzioni batteria per macchinari d'ingegneria Eneroc

Nell'elettrificazione dei macchinari edili, le prestazioni del sistema batteria, l'affidabilità e il costo totale del ciclo di vita costituiscono criteri di valutazione chiave. Eneroc ha introdotto batterie containerizzate standard, sistemi batteria per autocarri pesanti e sistemi batteria per dumper minerari e altri macchinari edili personalizzati, in linea con diversi scenari applicativi e requisiti dei modelli di veicolo, stabilendo così un portafoglio completo di prodotti batteria che copre molteplici ambienti d'uso. Questo articolo si propone di esporre sistematicamente la logica tecnica e i punti di forza principali di questa serie di prodotti.

I. Fondamenti: garanzia delle prestazioni principali fornita dalle celle batteria CATL

I sistemi batteria per macchinari edili Eneroc utilizzano celle batteria al litio ferro fosfato (LFP) CATL, fornendo una base solida di prestazioni e sicurezza superiori.

1）  Elevata sicurezza e lunga durata: il sistema di materiali LFP offre intrinsecamente un'eccellente stabilità termica. Le celle batteria sono dotate di valvole antiscoppio ad alta precisione e di un design di raggruppamento PACK ad alta resistenza, soddisfacendo gli elevati standard di sicurezza GBT31467.3. Le celle batteria hanno una lunga durata di ciclo e il prodotto può operare stabilmente per un periodo prolungato.

2）  Eccellente uniformità: sfruttando le apparecchiature di produzione altamente automatizzate di CATL, si garantisce un elevato grado di uniformità delle prestazioni tra le celle batteria, fornendo un vantaggio intrinseco per il bilanciamento di capacità e resistenza interna dopo l'assemblaggio del pacco batteria, aumentando così la capacità utilizzabile e la durata del sistema.

3）  Piattaforma di uscita stabile: grazie alla bassa resistenza interna e all'elevata velocità di scarica, la batteria è in grado di fornire un'uscita di potenza stabile e continua per soddisfare i requisiti transitori di carico elevato dei macchinari edili.

                                    Figura 1. Cella batteria CATL

II. Batteria containerizzata standard

La batteria containerizzata standard è una piattaforma di progettazione modulare il cui vantaggio principale risiede nella possibilità di configurazioni flessibili ed economicamente efficienti attraverso la standardizzazione.

1. Principi di progettazione:

1）  Standardizzazione dell'involucro: offre molteplici contenitori batteria di dimensioni standard, inclusi il contenitore C (L1060×W630×H240) e il contenitore G (L950×W630×H240), per soddisfare diversi requisiti di layout spaziale.

2）  Assemblaggio flessibile: la piattaforma supporta varie capacità di celle batteria CATL come 173Ah, 228Ah e 302Ah. Variando il numero di celle batteria collegate in serie all'interno di ciascun contenitore e configurando i contenitori in serie e in parallelo (supportando configurazioni multi-stringa), il sistema raggiunge un'ampia gamma di capacità energetica da circa 90kWh a quasi 600kWh, soddisfacendo diversi modelli di veicolo e scenari operativi.

                                                      Figura 2. Batteria containerizzata standard Eneroc  

2. Vantaggi tecnici generali:

1）  Elevata compatibilità: la batteria containerizzata standard integra tubazioni di raffreddamento a liquido, compatibile sia con soluzioni di raffreddamento a liquido che a raffreddamento naturale, soddisfacendo diversi requisiti applicativi veicolari.

2）  Adattabilità a un'ampia gamma di temperature: dotata di sistemi di riscaldamento e raffreddamento nonché di isolamento, supporta un intervallo di temperatura operativa da -35°C a 65°C, adatta all'impiego in varie regioni climatiche.

3）  Elevato grado di protezione: il sistema batteria presenta un grado di protezione IP68, che consente il funzionamento in diverse condizioni ambientali difficili.

Soddisfacendo i requisiti di distribuzione dell'energia per vari autobus, autocarri e altri tipi di veicoli, forniamo ai clienti soluzioni batteria personalizzabili e scalabili.                    

3. Soluzione per scenario uno: sistema batteria per autocarri pesanti

Per rispondere alle caratteristiche degli autocarri pesanti — elevata potenza, lunga durata e severi requisiti di gestione — Eneroc ha sviluppato un sistema batteria dedicato per autocarri pesanti.

1. Caratteristiche principali:

1）  Elevata capacità e densità combinate con lunga durata di ciclo: utilizzando celle batteria ad alta capacità da 324Ah (aggiornabili a 340Ah) per realizzare un sistema ad alta capacità, la densità energetica gravimetrica del sistema raggiunge 160-165Wh/kg. Le celle batteria offrono una durata di ciclo estesa, con una durata di ciclo a temperatura ambiente che raggiunge ≥8000 cicli (@70% SOH).

                                                       Figura 3. Sistema batteria per autocarri pesanti Eneroc

2）  Con sistema di gestione batteria di nuova generazione:

a)        Design distribuito a cascata: un'architettura distribuita a cascata flessibile, pienamente compatibile e di supporto a sistemi batteria ad alta tensione fino a 1500V, che soddisfa le esigenze di accumulo energetico su larga scala e di applicazioni ad alta tensione.

b)        Gestione ad altissima precisione: precisione di acquisizione della tensione di ±1mV con acquisizione sincrona di tutti i dati delle celle batteria completata entro 1ms, fornendo una base dati in tempo reale di alta qualità per la previsione precisa dello stato della batteria e la gestione della salute basate sull'IA.

c)        Elevata sicurezza funzionale: progettato per soddisfare i livelli di sicurezza funzionale SIL-3 (IEC 61508) e ASIL D (ISO 26262), con un'architettura di acquisizione a doppio ADC per singola cella batteria che garantisce sicurezza operativa e affidabilità dei dati in sistemi ad alta tensione e alta capacità.

d)        Configurazione flessibile: il sistema è progettato sulla base di celle batteria standardizzate, consentendo una rapida configurazione di diverse capacità di sistema da 200kWh a 800kWh e oltre attraverso collegamenti in serie e in parallelo per soddisfare vari requisiti di autonomia.

Figura 4. Sistema di gestione batteria Eneroc

4. Soluzione per scenario II: sistemi batteria per dumper minerari/altri macchinari edili personalizzati

In risposta ad ambienti estremamente difficili come miniere e cantieri, questo sistema impone requisiti severi sulla resistenza meccanica, la dissipazione del calore e il grado di protezione della batteria, con progettazione e validazione di rinforzo mirate.

1. Progettazione dell'affidabilità in ambienti estremi:

1)        Eccezionale durata meccanica: la progettazione strutturale si basa su simulazione dell'intensità delle vibrazioni e analisi della fatica con riferimento a 4 volte lo standard GB/T 38031. I risultati della simulazione indicano che la frequenza del primo ordine del sistema è elevata, ben separata dalle eccitazioni vibrazionali comuni, e la struttura di base è robusta. La durata a fatica soddisfa i severi requisiti operativi.

Figura 5. Simulazione dell'intensità delle vibrazioni del sistema

2)        Validazione dell'efficiente gestione termica: sulla base di simulazioni termiche dettagliate (incluse simulazioni a livello di singolo pacco e di sistema), il design dei canali di raffreddamento a liquido è ottimizzato. Nella simulazione termica del singolo pacco, in condizioni simulate di elevata generazione di calore (cella batteria 39W), la temperatura massima del sistema è controllata a 49,5°C, con un aumento di temperatura di 14,5°C, garantendo la sicurezza termica durante il funzionamento prolungato ad alta potenza.

                    Figura 6. Simulazione termica del singolo pacco

3)        Durata del sistema ultra-lunga: a livello di sistema, presenta una vita utile di 4500 cicli (degradazione della capacità ≤30%), che riduce il costo totale di proprietà per l'utente.

2. Diverse soluzioni di adattamento:

Per soddisfare i requisiti di spazio di installazione, potenza e tensione di vari dumper minerari e macchinari edili, Eneroc offre una serie di soluzioni per sistemi batteria. Ad esempio, la serie AD fornisce molteplici dimensioni standard di involucro (D02-D06), supportando sia piattaforme a 750V che a 1000V. La capacità del sistema può essere configurata flessibilmente tra 100kWh e 750kWh per adattarsi a macchinari di diversa stazza e potenza.

5. Riepilogo

Eneroc offre soluzioni batteria sistematiche su misura per vari scenari applicativi nel settore dei macchinari edili. La batteria modulare standard consente una configurazione flessibile attraverso il design modulare, mentre il sistema batteria per autocarri pesanti enfatizza l'elevata capacità e la gestione intelligente; i sistemi batteria per dumper minerari e macchinari edili migliorano l'affidabilità meccanica e la gestione termica per resistere a condizioni operative estreme. I prodotti Eneroc sostengono la filosofia progettuale di elevata sicurezza, lunga durata ed eccezionale affidabilità. Attraverso una rigorosa simulazione e validazione progettuale, sono dedicati a fornire un supporto energetico robusto e sostenibile per la trasformazione elettrica dei macchinari edili.