Многосценарная адаптация: аккумуляторные решения Eeneroc для строительной техники

При электрификации строительной техники ключевыми критериями оценки являются производительность аккумуляторной системы, её надёжность и совокупная стоимость жизненного цикла. Компания Eneroc представила стандартные контейнерные батареи, аккумуляторные системы для тяжёлых грузовиков, а также аккумуляторные системы для карьерных самосвалов и другой специализированной строительной техники, адаптированные к различным сценариям применения и требованиям к моделям транспортных средств, сформировав тем самым комплексный портфель аккумуляторных продуктов, охватывающий множество условий эксплуатации. Цель данной статьи — системно изложить технические обоснования и ключевые преимущества этой серии продуктов.

I. Основа: гарантия ключевых характеристик, обеспечиваемая аккумуляторными ячейками CATL

Аккумуляторные системы Eneroc для строительной техники используют литий-железо-фосфатные (LFP) аккумуляторные ячейки CATL, что создаёт надёжную основу для высокой производительности и безопасности.

1）  Высокая безопасность и долговечность: материал LFP обладает отличной термической стабильностью. Аккумуляторные ячейки оснащены высокоточными взрывозащитными клапанами и высокопрочной конструкцией группировки PACK, что соответствует высоким стандартам безопасности GBT31467.3. Ячейки имеют длительный цикл службы, и продукт может стабильно работать в течение длительного времени.

2）  Превосходная согласованность: использование высокоавтоматизированного производственного оборудования CATL обеспечивает высокую степень однородности характеристик ячеек, что даёт неотъемлемое преимущество при балансировке ёмкости и внутреннего сопротивления после сборки батарейного блока, повышая тем самым полезную ёмкость и срок службы системы.

3）  Стабильная выходная платформа: благодаря низкому внутреннему сопротивлению и высокой скорости разряда батарея способна обеспечивать стабильную непрерывную выходную мощность для удовлетворения кратковременных высоких нагрузок строительной техники.

                                    Рисунок 1. Аккумуляторная ячейка CATL

II. Стандартная контейнерная батарея

Стандартная контейнерная батарея — это модульная конструкторская платформа, ключевое преимущество которой заключается в обеспечении гибкой и экономичной конфигурации за счёт стандартизации.

1. Принципы проектирования:

1）  Стандартизация корпуса: предлагаются контейнеры для батарей нескольких стандартных размеров, включая контейнер C (Д1060×Ш630×В240) и контейнер G (Д950×Ш630×В240), для удовлетворения различных требований к пространственной компоновке.

2）  Гибкая сборка: Платформа поддерживает различные ёмкости аккумуляторных ячеек CATL, такие как 173 А·ч, 228 А·ч и 302 А·ч. Изменяя количество последовательно соединённых ячеек в каждом контейнере и комбинируя контейнеры последовательно и параллельно (с поддержкой многокаскадных конфигураций), система обеспечивает широкий диапазон энергоёмкости от примерно 90 кВт·ч до почти 600 кВт·ч, что позволяет адаптировать её к различным моделям транспортных средств и сценариям эксплуатации.

                                                      Рисунок 2. Стандартная контейнерная батарея Eneroc  

2. Общие технические преимущества:

1）  Высокая совместимость: Стандартная контейнерная батарея интегрирует трубопроводы жидкостного охлаждения и совместима с решениями как жидкостного, так и естественного охлаждения, удовлетворяя разнообразные требования транспортных применений.

2）  Адаптация к широкому диапазону температур: Оснащена системами нагрева, охлаждения и теплоизоляции, поддерживает рабочий диапазон температур от -35 °C до 65 °C и подходит для эксплуатации в различных климатических зонах.

3）  Высокая степень защиты: аккумуляторная система имеет класс защиты IP68, что позволяет работать в различных неблагоприятных условиях окружающей среды.

Удовлетворяя требования к распределению мощности для различных автобусов, грузовиков и других типов транспортных средств, мы предоставляем заказчикам настраиваемые и масштабируемые аккумуляторные решения.                    

3. Сценарное решение первое: аккумуляторная система для тяжёлых грузовиков

Для удовлетворения потребностей тяжёлых грузовиков в высокой мощности, длительном сроке службы и строгих требованиях к управлению компания Eneroc разработала специализированную аккумуляторную систему для тяжёлых грузовиков.

1. Ключевые характеристики:

1）  Высокая ёмкость и плотность энергии в сочетании с длительным сроком службы: Использование высокоёмких аккумуляторных ячеек 324 А·ч (с возможностью модернизации до 340 А·ч) позволяет создать систему высокой ёмкости, гравиметрическая плотность энергии которой достигает 160–165 Вт·ч/кг. Аккумуляторные ячейки имеют увеличенный ресурс циклов: при комнатной температуре срок службы достигает ≥8000 циклов (при 70% SOH).

                                                       Рисунок 3. Аккумуляторная система Eneroc для тяжёлых грузовиков

2）  Система управления батареей нового поколения:

a)        Каскадная распределённая архитектура: Гибкая каскадная распределённая архитектура, полностью совместимая с высоковольтными аккумуляторными системами до 1500 В и поддерживающая их, соответствует требованиям крупномасштабного хранения энергии и высоковольтных применений.

b)        Сверхвысокая точность управления: Точность измерения напряжения ±1 мВ с синхронным сбором данных всех аккумуляторных ячеек в течение 1 мс, что обеспечивает высококачественную основу данных в реальном времени для точного прогнозирования состояния батареи и управления ресурсом на основе ИИ.

c)        Высокая функциональная безопасность: Конструкция соответствует уровням функциональной безопасности SIL-3 (IEC 61508) и ASIL D (ISO 26262), а архитектура с двойным АЦП для каждой ячейки обеспечивает эксплуатационную безопасность и достоверность данных в высоковольтных системах большой ёмкости.

d)        Гибкая конфигурация: Система разработана на основе стандартизированных аккумуляторных ячеек, что позволяет быстро настраивать различные ёмкости системы от 200 кВт·ч до 800 кВт·ч и более с помощью последовательного и параллельного соединения для удовлетворения различных требований к запасу хода.

Рисунок 4. Система управления батареей Eneroc

4. Сценарное решение второе: аккумуляторные системы для карьерных самосвалов и другой специализированной строительной техники

В ответ на экстремально тяжёлые условия эксплуатации, такие как карьеры и строительные площадки, эта система предъявляет жёсткие требования к механической прочности, теплоотводу и степени защиты аккумулятора, а также включает целенаправленные конструктивные усиления и проверки.

1. Проектирование надёжности для экстремальных условий:

1)        Исключительная механическая прочность: Конструкция основана на моделировании вибрационных нагрузок и усталостном анализе со ссылкой на 4-кратное превышение требований стандарта GB/T 38031. Результаты моделирования показывают, что собственная частота первого порядка системы высока и хорошо отделена от обычных вибрационных возбуждений, а базовая конструкция является надёжной. Усталостный ресурс соответствует строгим эксплуатационным требованиям.

Рисунок 5. Моделирование интенсивности вибрации системы

2)        Подтверждение эффективного управления температурным режимом: На основе детальных тепловых моделей (включая моделирование на уровне отдельного блока и системы) оптимизирована конструкция каналов жидкостного охлаждения. При моделировании высокой тепловыделения (мощность ячейки 39 Вт) максимальная температура системы поддерживается на уровне 49,5 °C, при этом повышение температуры составляет 14,5 °C, что обеспечивает термическую безопасность при длительной работе на высокой мощности.

                    Рис. 6. Тепловое моделирование отдельного блока

3)        Сверхдлительный срок службы системы: На системном уровне срок службы составляет 4500 циклов (деградация ёмкости ≤30%), что снижает совокупную стоимость владения для пользователя.

2. Разнообразные адаптационные решения:

Для удовлетворения требований к установочному пространству, мощности и напряжению различных карьерных самосвалов и строительной техники компания Eneroc предлагает ряд решений для аккумуляторных систем. Например, серия AD имеет несколько стандартных размеров корпуса (D02–D06) и поддерживает платформы напряжения как 750 В, так и 1000 В. Ёмкость системы может гибко настраиваться в диапазоне от 100 кВт·ч до 750 кВт·ч для техники различной тоннажности и мощности.

5. Заключение

Компания Eneroc предлагает системные аккумуляторные решения, адаптированные к различным сценариям применения в секторе строительной техники. Стандартная модульная батарея обеспечивает гибкую конфигурацию за счёт модульной конструкции, в то время как аккумуляторная система для тяжёлых грузовиков делает акцент на высокой ёмкости и интеллектуальном управлении; аккумуляторные системы для карьерных самосвалов и строительной техники отличаются повышенной механической надёжностью и улучшенным управлением температурным режимом, что позволяет выдерживать экстремальные условия эксплуатации. Продукция Eneroc придерживается философии проектирования, основанной на высокой безопасности, длительном сроке службы и исключительной надёжности. Благодаря тщательному моделированию и проверке конструкций компания стремится обеспечивать надёжную и устойчивую поддержку электрификации строительной техники.