土方机械 纯电动液压挖掘机换电系统 要求 征求意见稿

1FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX土方机械纯电动液压挖掘机换电系统通用要求本文件界定了纯电动液压挖掘机换电系统的术语及定义，规定了相关要求，描述了相应的试验方法。本文件适用于工作质量6000kg以上、50000kg以下的换电式电动液压挖掘机换电系统的设计与制造，其他电动土方机械的换电系统可参考使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T17300—2017土方机械通道装置GB18384—2020电动汽车安全要求GB/T19596—2017电动汽车术语GB/T21153—2007土方机械尺寸、性能和参数的单位与测量准确度GB/T30038—2013道路车辆电气电子设备防护等级（IP代码）GB/T32879电动汽车更换用换电电池总成连接器通用技术要求GB/T34353—2017土方机械应用电子器件的机器控制系统（MCS）功能性安全的性能准则和试验GB/T36693—2018土方机械液压挖掘机可靠性试验方法、失效分类及评定GB/T37133—2018电动汽车用高压大电流线束和连接器技术要求GB/T38943.1—2020土方机械使用电力驱动的机械及其相关零件和系统的电安全第1部分：一般要求GB/T40032—2021电动汽车换电安全要求GB/T44254—2024电动土方机械术语GB/T45046—2024土方机械电动液压挖掘机技术条件GB/T45049—2024土方机械电动液压挖掘机试验方法QC/T1201.1—2023纯电动商用车机载换电系统互换性第1部分：换电电气接口3术语和定义GB/T44254界定的术语和定义适用于本文件。3.1换电batteryswap[来源：GB∕T40032—2021，3.1，有2FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX3.2换电电池总成swappingtractionbatteryassembly能够通过人力或机械设备实现换装，并能在非机载情况下对其进行充电的装置。注：一般包括动力电池、热管理组件、电池管理系统、机械装置、线束及其附件等。[来源：GB/T44254—2024，3.3.2.4]3.3换电接口batteryswapconnector用于连接换电电池总成与机身，传输电能量、电信号、通信数据和热能介质的连接装置。注：一般包括换电电气接口，也可包括用于传输热能介质的换电冷却接口。[来源：GB/T44254—2024，3.3.2.2，有修改]3.4换电机构batteryswapmechanism用于结合和分离换电电池总成与机身的机械装置。[来源：GB/T44254—2024，3.3.2.3]3.5换电底托batteryswappingbasesupportforbattery安装在换电挖掘机平台上，用于承载和安装换电电池总成，一般由框架、锁止机构、导向定位机构、换电接口，以及其它机械、电气附件组成。3.6锁止机构lockingmechanism安装在换电底托框架上，用于将换电电池总成固定、锁止在换电底托上的机构。3.7导向定位机构guidingandpositioningmechanism安装在换电底托框架上，用于换电电池总成在换电底托安装过程进行导向定位，实现换电电池总成与换电底托间的正确与快速配合，及换电电池总成在换电底托上的固定。3.8换电系统batteryswapsystem所有与换电操作或换电功能相关的部件所组成的系统。注：包括机载换电系统和非机载换电系统。3.9机载换电系统on-boardbatteryswapsystem机身上与换电操作或换电功能相关的部件所组成的系统。注：可包括换电电池总成、换电接口、换电机构以及机身与之相连接的部分,也可包括位置监测等功能的辅助电气[来源：GB/T40032—2021，3.5，有修改]3FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX图1机载换电系统示意图3.10非机载换电系统off-boardbatteryswapsystem除了机载换电系统以外，所有与换电操作或换电功能相关的部件所组成的系统。3.11换电设备batteryswappingequipment用于更换换电式电动液压挖掘机换电电池总成的设备。[来源：GB/T44254—2024，3.3.2.1，有修改]3.12换电式电动液压挖掘机batteryswapelectrichydraulicexcavator运行能量完全由机载可换电的电能储能装置提供的电动液压挖掘机。注：简称换电挖掘机。[来源：GB/T44254—2024，3.1.3，有修改]4要求4.1一般要求4.1.1换电接口要求4.1.1.1换电电气接口应满足功率传输、信息交互和安全防护的基本功能需求。4.1.1.2换电电气接口额定工作电压和额定工作电流优选值见表1。4FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX表1额定工作电压和额定工作电流优选值4.1.1.3换电电气接口应具备正确的电气连接和断开顺序，换电电气接口在连接过程中，触头耦合应遵循顺序为：导向销，保护接地、高压主正/主负、低压供电电源/信号和互锁，在脱开的过程中则顺序相反。4.1.1.4换电电气接口导体与导体之间、导体与外壳之间，导体与屏蔽层之间的绝缘电阻要求应符合4.3.1的规定。4.1.1.5换电电气接口外露可导电部分有接地端口，换电电气接口耦合后保护接地回路阻值不大于表2保护导体的截面积16S/2S/44.1.1.6换电电气接口耦合状态，防护等级不应低于GB/T30038-2013中IPX7和IPX9K的要求。4.1.1.7换电电气接口按GB/T11918.1中第22章的规定进行试验，温升不超过55K。4.1.1.8换电电气接口应具有连接状态反馈信号、功率端子温度检测信号。4.1.1.9换电冷却接口（如有）应满足表3规定的额定工作流量优选值和基本性能要求。表3额定工作流量优选值和性能要求4.1.1.10换电冷却接口(如有)在换电过程不应跨过换电电气接口上方。4.1.2换电机构要求4.1.2.1换电机构应结构牢固,并且表面不应有毛刺、异物、飞边及类似尖锐边缘。4.1.2.2换电电池总成安装如有方向要求，换电机构或换电电池总成的被抓取装置应有防错设计。4.1.2.3换电机构应有多个垂直方向的锁止机构，多点均匀布置，锁止机构应能压紧换电电池总成。4.1.2.4换电机构中每个锁止机构都应具有至少锁止、解锁两种状态的反馈信号。4.1.2.5换电机构应该具备手动解锁功能。4.1.2.6换电机构应包含换电电池总成的导向定位机构，定位精度应保证换电接口能正确耦合。4.1.3机载换电系统要求5FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX4.1.3.1机载换电系统的设计制造应满足4.2.1、4.2.2、4.2.4、4.3换电电池总成的要求。4.1.3.2自动换电模式（如有），机载换电系统应满足以下功能要求：——换电电池总成应具有用于换电设备识别定位的清晰、稳定的特征；——换电底托应具有用于换电设备识别定位的清晰、稳定的特征。4.1.3.3人工换电模式（如有），机载换电系统应有电池解锁、电池到位、电池锁止至少三种明显的信号指示提醒换电设备的操作者。4.1.3.4机载换电系统在设计寿命周期内应满足互操作性的电气、通信、热管理等功能。4.1.3.5机载换电系统在整机可工作状态下，应具备换电电池总成固定状态的监测功能，以及其松动或意外解锁时具备视觉或听觉信号提醒功能。4.1.3.6机载换电系统如存在易损耗零部件,应在产品使用说明书中给出易损耗零部件的范围、维护和更换要求。易损耗零部件在产品制造厂规定的保养维护期内不应出现故障和失效。4.1.4换电设备要求4.1.4.1换电设备额定载荷应大于负载，正常使用条件下不应发生明显形变或失效。4.1.4.2可移动换电设备在操作者的可达区域应设置系统急停装置，急停装置应符合GB/T38943.1—2020中14.5.7和GB/T34353—2017中4.7的规定。4.1.4.3自动换电模式（如有），换电设备应满足以下功能要求：——应具备手动换电的功能；——应能和换电式电动液压挖掘机通讯交互；——应能精确定位换电电池总成、换电底托的位置，精度应优于导向定位机构的导向能力；——应具备定位失效检测和警告功能；——应具备在抓取换电电池总成时防止脱落的冗余设计或者自锁、互锁功能；——应具备抓取机构到位、换电电池总成到位检测功能；——应具备举升过载保护、警告功能；——所有运动机构应具有行程极限保护功能，包括软件限位和硬件限位装置；——应具备动力切断保护功能。若换电过程中动力意外切断，各运动部件应在500ms内停止，不应出现失控现象；恢复动力时，应处于停机状态，接收到操作指令后方可继续换电流程。4.1.5环境要求换电系统应能在下列环境条件下进行正常工作：——环境温度为-15℃~+40℃;——海拔高度不大于2000m；——相对湿度不大于95%（无凝露）。4.2性能要求4.2.1机载换电系统换电次数要求机载换电系统应在换电挖掘机上按5.1.2的规定进行换电次数试验,换电次数不小于2000次。——试验过程中，换电挖掘机及换电电池总成不应出现无法换电的故障；——试验过程中，换电电池总成不应出现导致换电失效的变形、开裂等结构损坏；——试验过程中，换电机构不应出现导致换电失效或者无法正确安装和配合的松动、磨损、变形、开裂、脱落等损坏；——试验过程中,换电接口不应出现连接间断、失效等故障；6FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX——试验过程中,换电冷却接口（如有）在分离时应自动关闭，连接后自动导通,冷却剂的泄漏量应满足4.1.1.9的规定。），插，换电系统寿命=2800/0.7*2=8000次（长寿命4200/0.7*2=12000）；可靠性换电次数取值电池三包质保换4.2.2机载换电系统可靠性要求机载换电系统的可靠性应满足换电挖掘机整机的可靠性要求，整机可靠性应满足GB/T45046—2024中4.2.7的规定。注：换电时间应包含正常使用时间。4.2.3换电设备可靠性要求换电设备应按5.2的规定进行换电次数试验,换电次数不小于4000次。——试验过程中，换电设备不应出现无法换电的故障；——试验过程中，换电设备不应出现导致换电失效或者无法正确安装和配合的松动、磨损、变形、开裂、脱落等结构损坏。4.2.4换电时长要求换电过程所需时长宜满足表4的规定，换电过程是指从换电挖掘机停好车开始，直到换电挖机换电完成且具备可以工作的状态。——换电站内换电,单个换电电池总成的换电过程所需时长不宜超过6min，若多个换电电池总成且不能同时换电时，每多一个换电电池总成换电时长可增加4min；——现场换电,换电电池总成距离换电挖掘机≤100m，单个换电电池总成的换电过程所需时长不宜超过10min；若多个换电电池总成且不能同时换电时，每多一个换电电池总成换电时长可增加5min。表4换电时长推荐值64.3安全要求4.3.1绝缘电阻要求绝缘电阻要求应符合GB/T45046—2024中5.3.1.1的规定。4.3.2绝缘电阻监测要求绝缘电阻监测要求应符合GB/T45046—2024中5.3.1.2的规定。7FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX4.3.3电位均衡要求电位均衡要求应符合GB/T45046—2024中5.3.1.3的规定。4.3.4模拟清洗要求机载换电系统应在换电挖掘机上按5.1.5的规定进行淋雨试验后，绝缘电阻应符合4.3.1的规定。4.3.5换电、作业互锁要求机载换电系统在换电挖掘机上应有换电和作业互锁功能，以及换电时应具备视觉或听觉信号提醒功4.3.6换电电气接口温度监控要求机载换电系统在换电挖掘机上应有换电电气接口功率端子温度监控功能，以及温度超过制造商的设计要求时具备视觉或听觉信号提醒功能。4.3.7换电空间要求机载换电系统的换电空间单边应不小于80mm。4.3.8回转防撞要求机载换电系统的换电电池总成外轮廓距离配重或护栏等尾部回转半径的距离应不小于150mm，且配重或护栏等安装应牢固可靠。注：可接受计算验证或者试验验证。4.3.9防落物结构要求机载换电系统的换电电池总成应有防落物结构：——防落物结构最顶部平面距离电芯或者标准包高度≥50mm；——在最不利位置以直径为125mm的固体圆盘施加2000N的力，不应该出现永久变形。4.3.10换电场地安全要求换电作业区域应具有警示标识或声光警示装置。5试验方法5.1机载换电系统试验机载换电系统应在换电挖掘机整机上进行试验，试验包括绝缘电阻测试、换电次数试验、换电时长试验、可靠性试验和模拟清洗试验。——应提供至少一台整机和至少一个换电电池总成进行整机所有的项目测试，如有多台整机或多个换电电池总成，应做好标记，至少一台整机和一个换电电池总成的换电次数满足4.2.1的规定；8FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX——整机试验过程中,可按制造商的规定维护或更换易损耗零部件。5.1.1机载换电系统绝缘电阻测试按GB/T45049—2024中13章的规定进行绝缘电阻测试、绝缘监测功能验证试验以及电位均衡测试。5.1.2机载换电系统换电次数试验5.1.2.1应使用与机载换电系统设计目标相符的换电设备进行换电次数试验。5.1.2.2换电次数试验应均匀分布于整机可靠性试验的时间段内，可将多次试验集中在一个换电次数试验循环内进行，一个试验循环内进行的换电次数不应大于4.2.1规定次数的十分之一，试验记录表见附录A.1。5.1.2.3每一个试验循环都应：——记录换电的起始时间、结束时间以及单次循环内的换电次数，试验记录表见附录A.1；——对机载换电系统的外观、结构和功能进行检查并记录，试验记录表见附录A.1。5.1.3换电时长试验按5.1.2的规定进行换电次数试验和记录试验数据，计算出多个单次循环内的平均换电时长数据并从小到大排序，系统换电时长的取值应覆盖不少于80%的所有单次循环平均换电时长。5.1.4机载换电系统可靠性试验机载换电系统可靠性试验应在换电挖掘机上按GB/T45049—2024中29章的规定。5.1.5机载换电系统模拟清洗试验机载换电系统模拟清洗试验应在换电挖掘机上按GB/T45049—2024中13.4的规定。5.2换电设备试验换电设备换电次数试验应按5.1.2的规定，换电次数应符合4.2.3的规定，试验记录表见附录A.2。5.3试验流程见图2。9FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX图2试验流程FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX机载换电系统测试记录表表A.1机载换电系统（换电挖掘机）换电次数测试记录表制造商：制造日期：机器型号：