土方機(jī)械 純電動(dòng)液壓挖掘機(jī)換電系統(tǒng) 要求 征求意見稿

1FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX土方機(jī)械純電動(dòng)液壓挖掘機(jī)換電系統(tǒng)通用要求本文件界定了純電動(dòng)液壓挖掘機(jī)換電系統(tǒng)的術(shù)語及定義，規(guī)定了相關(guān)要求，描述了相應(yīng)的試驗(yàn)方法。本文件適用于工作質(zhì)量6000kg以上、50000kg以下的換電式電動(dòng)液壓挖掘機(jī)換電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造，其他電動(dòng)土方機(jī)械的換電系統(tǒng)可參考使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T17300—2017土方機(jī)械通道裝置GB18384—2020電動(dòng)汽車安全要求GB/T19596—2017電動(dòng)汽車術(shù)語GB/T21153—2007土方機(jī)械尺寸、性能和參數(shù)的單位與測量準(zhǔn)確度GB/T30038—2013道路車輛電氣電子設(shè)備防護(hù)等級(jí)（IP代碼）GB/T32879電動(dòng)汽車更換用換電電池總成連接器通用技術(shù)要求GB/T34353—2017土方機(jī)械應(yīng)用電子器件的機(jī)器控制系統(tǒng)（MCS）功能性安全的性能準(zhǔn)則和試驗(yàn)GB/T36693—2018土方機(jī)械液壓挖掘機(jī)可靠性試驗(yàn)方法、失效分類及評(píng)定GB/T37133—2018電動(dòng)汽車用高壓大電流線束和連接器技術(shù)要求GB/T38943.1—2020土方機(jī)械使用電力驅(qū)動(dòng)的機(jī)械及其相關(guān)零件和系統(tǒng)的電安全第1部分：一般要求GB/T40032—2021電動(dòng)汽車換電安全要求GB/T44254—2024電動(dòng)土方機(jī)械術(shù)語GB/T45046—2024土方機(jī)械電動(dòng)液壓挖掘機(jī)技術(shù)條件GB/T45049—2024土方機(jī)械電動(dòng)液壓挖掘機(jī)試驗(yàn)方法QC/T1201.1—2023純電動(dòng)商用車機(jī)載換電系統(tǒng)互換性第1部分：換電電氣接口3術(shù)語和定義GB/T44254界定的術(shù)語和定義適用于本文件。3.1換電batteryswap[來源：GB∕T40032—2021，3.1，有2FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX3.2換電電池總成swappingtractionbatteryassembly能夠通過人力或機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)換裝，并能在非機(jī)載情況下對(duì)其進(jìn)行充電的裝置。注：一般包括動(dòng)力電池、熱管理組件、電池管理系統(tǒng)、機(jī)械裝置、線束及其附件等。[來源：GB/T44254—2024，3.3.2.4]3.3換電接口batteryswapconnector用于連接換電電池總成與機(jī)身，傳輸電能量、電信號(hào)、通信數(shù)據(jù)和熱能介質(zhì)的連接裝置。注：一般包括換電電氣接口，也可包括用于傳輸熱能介質(zhì)的換電冷卻接口。[來源：GB/T44254—2024，3.3.2.2，有修改]3.4換電機(jī)構(gòu)batteryswapmechanism用于結(jié)合和分離換電電池總成與機(jī)身的機(jī)械裝置。[來源：GB/T44254—2024，3.3.2.3]3.5換電底托batteryswappingbasesupportforbattery安裝在換電挖掘機(jī)平臺(tái)上，用于承載和安裝換電電池總成，一般由框架、鎖止機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)、換電接口，以及其它機(jī)械、電氣附件組成。3.6鎖止機(jī)構(gòu)lockingmechanism安裝在換電底托框架上，用于將換電電池總成固定、鎖止在換電底托上的機(jī)構(gòu)。3.7導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)guidingandpositioningmechanism安裝在換電底托框架上，用于換電電池總成在換電底托安裝過程進(jìn)行導(dǎo)向定位，實(shí)現(xiàn)換電電池總成與換電底托間的正確與快速配合，及換電電池總成在換電底托上的固定。3.8換電系統(tǒng)batteryswapsystem所有與換電操作或換電功能相關(guān)的部件所組成的系統(tǒng)。注：包括機(jī)載換電系統(tǒng)和非機(jī)載換電系統(tǒng)。3.9機(jī)載換電系統(tǒng)on-boardbatteryswapsystem機(jī)身上與換電操作或換電功能相關(guān)的部件所組成的系統(tǒng)。注：可包括換電電池總成、換電接口、換電機(jī)構(gòu)以及機(jī)身與之相連接的部分,也可包括位置監(jiān)測等功能的輔助電氣[來源：GB/T40032—2021，3.5，有修改]3FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX圖1機(jī)載換電系統(tǒng)示意圖3.10非機(jī)載換電系統(tǒng)off-boardbatteryswapsystem除了機(jī)載換電系統(tǒng)以外，所有與換電操作或換電功能相關(guān)的部件所組成的系統(tǒng)。3.11換電設(shè)備batteryswappingequipment用于更換換電式電動(dòng)液壓挖掘機(jī)換電電池總成的設(shè)備。[來源：GB/T44254—2024，3.3.2.1，有修改]3.12換電式電動(dòng)液壓挖掘機(jī)batteryswapelectrichydraulicexcavator運(yùn)行能量完全由機(jī)載可換電的電能儲(chǔ)能裝置提供的電動(dòng)液壓挖掘機(jī)。注：簡稱換電挖掘機(jī)。[來源：GB/T44254—2024，3.1.3，有修改]4要求4.1一般要求4.1.1換電接口要求4.1.1.1換電電氣接口應(yīng)滿足功率傳輸、信息交互和安全防護(hù)的基本功能需求。4.1.1.2換電電氣接口額定工作電壓和額定工作電流優(yōu)選值見表1。4FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX表1額定工作電壓和額定工作電流優(yōu)選值4.1.1.3換電電氣接口應(yīng)具備正確的電氣連接和斷開順序，換電電氣接口在連接過程中，觸頭耦合應(yīng)遵循順序?yàn)椋簩?dǎo)向銷，保護(hù)接地、高壓主正/主負(fù)、低壓供電電源/信號(hào)和互鎖，在脫開的過程中則順序相反。4.1.1.4換電電氣接口導(dǎo)體與導(dǎo)體之間、導(dǎo)體與外殼之間，導(dǎo)體與屏蔽層之間的絕緣電阻要求應(yīng)符合4.3.1的規(guī)定。4.1.1.5換電電氣接口外露可導(dǎo)電部分有接地端口，換電電氣接口耦合后保護(hù)接地回路阻值不大于表2保護(hù)導(dǎo)體的截面積16S/2S/44.1.1.6換電電氣接口耦合狀態(tài)，防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于GB/T30038-2013中IPX7和IPX9K的要求。4.1.1.7換電電氣接口按GB/T11918.1中第22章的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，溫升不超過55K。4.1.1.8換電電氣接口應(yīng)具有連接狀態(tài)反饋信號(hào)、功率端子溫度檢測信號(hào)。4.1.1.9換電冷卻接口（如有）應(yīng)滿足表3規(guī)定的額定工作流量優(yōu)選值和基本性能要求。表3額定工作流量優(yōu)選值和性能要求4.1.1.10換電冷卻接口(如有)在換電過程不應(yīng)跨過換電電氣接口上方。4.1.2換電機(jī)構(gòu)要求4.1.2.1換電機(jī)構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)牢固,并且表面不應(yīng)有毛刺、異物、飛邊及類似尖銳邊緣。4.1.2.2換電電池總成安裝如有方向要求，換電機(jī)構(gòu)或換電電池總成的被抓取裝置應(yīng)有防錯(cuò)設(shè)計(jì)。4.1.2.3換電機(jī)構(gòu)應(yīng)有多個(gè)垂直方向的鎖止機(jī)構(gòu)，多點(diǎn)均勻布置，鎖止機(jī)構(gòu)應(yīng)能壓緊換電電池總成。4.1.2.4換電機(jī)構(gòu)中每個(gè)鎖止機(jī)構(gòu)都應(yīng)具有至少鎖止、解鎖兩種狀態(tài)的反饋信號(hào)。4.1.2.5換電機(jī)構(gòu)應(yīng)該具備手動(dòng)解鎖功能。4.1.2.6換電機(jī)構(gòu)應(yīng)包含換電電池總成的導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)，定位精度應(yīng)保證換電接口能正確耦合。4.1.3機(jī)載換電系統(tǒng)要求5FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX4.1.3.1機(jī)載換電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造應(yīng)滿足4.2.1、4.2.2、4.2.4、4.3換電電池總成的要求。4.1.3.2自動(dòng)換電模式（如有），機(jī)載換電系統(tǒng)應(yīng)滿足以下功能要求：——換電電池總成應(yīng)具有用于換電設(shè)備識(shí)別定位的清晰、穩(wěn)定的特征；——換電底托應(yīng)具有用于換電設(shè)備識(shí)別定位的清晰、穩(wěn)定的特征。4.1.3.3人工換電模式（如有），機(jī)載換電系統(tǒng)應(yīng)有電池解鎖、電池到位、電池鎖止至少三種明顯的信號(hào)指示提醒換電設(shè)備的操作者。4.1.3.4機(jī)載換電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)壽命周期內(nèi)應(yīng)滿足互操作性的電氣、通信、熱管理等功能。4.1.3.5機(jī)載換電系統(tǒng)在整機(jī)可工作狀態(tài)下，應(yīng)具備換電電池總成固定狀態(tài)的監(jiān)測功能，以及其松動(dòng)或意外解鎖時(shí)具備視覺或聽覺信號(hào)提醒功能。4.1.3.6機(jī)載換電系統(tǒng)如存在易損耗零部件,應(yīng)在產(chǎn)品使用說明書中給出易損耗零部件的范圍、維護(hù)和更換要求。易損耗零部件在產(chǎn)品制造廠規(guī)定的保養(yǎng)維護(hù)期內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)故障和失效。4.1.4換電設(shè)備要求4.1.4.1換電設(shè)備額定載荷應(yīng)大于負(fù)載，正常使用條件下不應(yīng)發(fā)生明顯形變或失效。4.1.4.2可移動(dòng)換電設(shè)備在操作者的可達(dá)區(qū)域應(yīng)設(shè)置系統(tǒng)急停裝置，急停裝置應(yīng)符合GB/T38943.1—2020中14.5.7和GB/T34353—2017中4.7的規(guī)定。4.1.4.3自動(dòng)換電模式（如有），換電設(shè)備應(yīng)滿足以下功能要求：——應(yīng)具備手動(dòng)換電的功能；——應(yīng)能和換電式電動(dòng)液壓挖掘機(jī)通訊交互；——應(yīng)能精確定位換電電池總成、換電底托的位置，精度應(yīng)優(yōu)于導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向能力；——應(yīng)具備定位失效檢測和警告功能；——應(yīng)具備在抓取換電電池總成時(shí)防止脫落的冗余設(shè)計(jì)或者自鎖、互鎖功能；——應(yīng)具備抓取機(jī)構(gòu)到位、換電電池總成到位檢測功能；——應(yīng)具備舉升過載保護(hù)、警告功能；——所有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)具有行程極限保護(hù)功能，包括軟件限位和硬件限位裝置；——應(yīng)具備動(dòng)力切斷保護(hù)功能。若換電過程中動(dòng)力意外切斷，各運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)在500ms內(nèi)停止，不應(yīng)出現(xiàn)失控現(xiàn)象；恢復(fù)動(dòng)力時(shí)，應(yīng)處于停機(jī)狀態(tài)，接收到操作指令后方可繼續(xù)換電流程。4.1.5環(huán)境要求換電系統(tǒng)應(yīng)能在下列環(huán)境條件下進(jìn)行正常工作：——環(huán)境溫度為-15℃~+40℃;——海拔高度不大于2000m；——相對(duì)濕度不大于95%（無凝露）。4.2性能要求4.2.1機(jī)載換電系統(tǒng)換電次數(shù)要求機(jī)載換電系統(tǒng)應(yīng)在換電挖掘機(jī)上按5.1.2的規(guī)定進(jìn)行換電次數(shù)試驗(yàn),換電次數(shù)不小于2000次?！囼?yàn)過程中，換電挖掘機(jī)及換電電池總成不應(yīng)出現(xiàn)無法換電的故障；——試驗(yàn)過程中，換電電池總成不應(yīng)出現(xiàn)導(dǎo)致?lián)Q電失效的變形、開裂等結(jié)構(gòu)損壞；——試驗(yàn)過程中，換電機(jī)構(gòu)不應(yīng)出現(xiàn)導(dǎo)致?lián)Q電失效或者無法正確安裝和配合的松動(dòng)、磨損、變形、開裂、脫落等損壞；——試驗(yàn)過程中,換電接口不應(yīng)出現(xiàn)連接間斷、失效等故障；6FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX——試驗(yàn)過程中,換電冷卻接口（如有）在分離時(shí)應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉，連接后自動(dòng)導(dǎo)通,冷卻劑的泄漏量應(yīng)滿足4.1.1.9的規(guī)定。），插，換電系統(tǒng)壽命=2800/0.7*2=8000次（長壽命4200/0.7*2=12000）；可靠性換電次數(shù)取值電池三包質(zhì)保換4.2.2機(jī)載換電系統(tǒng)可靠性要求機(jī)載換電系統(tǒng)的可靠性應(yīng)滿足換電挖掘機(jī)整機(jī)的可靠性要求，整機(jī)可靠性應(yīng)滿足GB/T45046—2024中4.2.7的規(guī)定。注：換電時(shí)間應(yīng)包含正常使用時(shí)間。4.2.3換電設(shè)備可靠性要求換電設(shè)備應(yīng)按5.2的規(guī)定進(jìn)行換電次數(shù)試驗(yàn),換電次數(shù)不小于4000次?！囼?yàn)過程中，換電設(shè)備不應(yīng)出現(xiàn)無法換電的故障；——試驗(yàn)過程中，換電設(shè)備不應(yīng)出現(xiàn)導(dǎo)致?lián)Q電失效或者無法正確安裝和配合的松動(dòng)、磨損、變形、開裂、脫落等結(jié)構(gòu)損壞。4.2.4換電時(shí)長要求換電過程所需時(shí)長宜滿足表4的規(guī)定，換電過程是指從換電挖掘機(jī)停好車開始，直到換電挖機(jī)換電完成且具備可以工作的狀態(tài)。——換電站內(nèi)換電,單個(gè)換電電池總成的換電過程所需時(shí)長不宜超過6min，若多個(gè)換電電池總成且不能同時(shí)換電時(shí)，每多一個(gè)換電電池總成換電時(shí)長可增加4min；——現(xiàn)場換電,換電電池總成距離換電挖掘機(jī)≤100m，單個(gè)換電電池總成的換電過程所需時(shí)長不宜超過10min；若多個(gè)換電電池總成且不能同時(shí)換電時(shí)，每多一個(gè)換電電池總成換電時(shí)長可增加5min。表4換電時(shí)長推薦值64.3安全要求4.3.1絕緣電阻要求絕緣電阻要求應(yīng)符合GB/T45046—2024中5.3.1.1的規(guī)定。4.3.2絕緣電阻監(jiān)測要求絕緣電阻監(jiān)測要求應(yīng)符合GB/T45046—2024中5.3.1.2的規(guī)定。7FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX4.3.3電位均衡要求電位均衡要求應(yīng)符合GB/T45046—2024中5.3.1.3的規(guī)定。4.3.4模擬清洗要求機(jī)載換電系統(tǒng)應(yīng)在換電挖掘機(jī)上按5.1.5的規(guī)定進(jìn)行淋雨試驗(yàn)后，絕緣電阻應(yīng)符合4.3.1的規(guī)定。4.3.5換電、作業(yè)互鎖要求機(jī)載換電系統(tǒng)在換電挖掘機(jī)上應(yīng)有換電和作業(yè)互鎖功能，以及換電時(shí)應(yīng)具備視覺或聽覺信號(hào)提醒功4.3.6換電電氣接口溫度監(jiān)控要求機(jī)載換電系統(tǒng)在換電挖掘機(jī)上應(yīng)有換電電氣接口功率端子溫度監(jiān)控功能，以及溫度超過制造商的設(shè)計(jì)要求時(shí)具備視覺或聽覺信號(hào)提醒功能。4.3.7換電空間要求機(jī)載換電系統(tǒng)的換電空間單邊應(yīng)不小于80mm。4.3.8回轉(zhuǎn)防撞要求機(jī)載換電系統(tǒng)的換電電池總成外輪廓距離配重或護(hù)欄等尾部回轉(zhuǎn)半徑的距離應(yīng)不小于150mm，且配重或護(hù)欄等安裝應(yīng)牢固可靠。注：可接受計(jì)算驗(yàn)證或者試驗(yàn)驗(yàn)證。4.3.9防落物結(jié)構(gòu)要求機(jī)載換電系統(tǒng)的換電電池總成應(yīng)有防落物結(jié)構(gòu)：——防落物結(jié)構(gòu)最頂部平面距離電芯或者標(biāo)準(zhǔn)包高度≥50mm；——在最不利位置以直徑為125mm的固體圓盤施加2000N的力，不應(yīng)該出現(xiàn)永久變形。4.3.10換電場地安全要求換電作業(yè)區(qū)域應(yīng)具有警示標(biāo)識(shí)或聲光警示裝置。5試驗(yàn)方法5.1機(jī)載換電系統(tǒng)試驗(yàn)機(jī)載換電系統(tǒng)應(yīng)在換電挖掘機(jī)整機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)包括絕緣電阻測試、換電次數(shù)試驗(yàn)、換電時(shí)長試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)和模擬清洗試驗(yàn)?！獞?yīng)提供至少一臺(tái)整機(jī)和至少一個(gè)換電電池總成進(jìn)行整機(jī)所有的項(xiàng)目測試，如有多臺(tái)整機(jī)或多個(gè)換電電池總成，應(yīng)做好標(biāo)記，至少一臺(tái)整機(jī)和一個(gè)換電電池總成的換電次數(shù)滿足4.2.1的規(guī)定；8FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX——整機(jī)試驗(yàn)過程中,可按制造商的規(guī)定維護(hù)或更換易損耗零部件。5.1.1機(jī)載換電系統(tǒng)絕緣電阻測試按GB/T45049—2024中13章的規(guī)定進(jìn)行絕緣電阻測試、絕緣監(jiān)測功能驗(yàn)證試驗(yàn)以及電位均衡測試。5.1.2機(jī)載換電系統(tǒng)換電次數(shù)試驗(yàn)5.1.2.1應(yīng)使用與機(jī)載換電系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)相符的換電設(shè)備進(jìn)行換電次數(shù)試驗(yàn)。5.1.2.2換電次數(shù)試驗(yàn)應(yīng)均勻分布于整機(jī)可靠性試驗(yàn)的時(shí)間段內(nèi)，可將多次試驗(yàn)集中在一個(gè)換電次數(shù)試驗(yàn)循環(huán)內(nèi)進(jìn)行，一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)內(nèi)進(jìn)行的換電次數(shù)不應(yīng)大于4.2.1規(guī)定次數(shù)的十分之一，試驗(yàn)記錄表見附錄A.1。5.1.2.3每一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)都應(yīng)：——記錄換電的起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間以及單次循環(huán)內(nèi)的換電次數(shù)，試驗(yàn)記錄表見附錄A.1；——對(duì)機(jī)載換電系統(tǒng)的外觀、結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行檢查并記錄，試驗(yàn)記錄表見附錄A.1。5.1.3換電時(shí)長試驗(yàn)按5.1.2的規(guī)定進(jìn)行換電次數(shù)試驗(yàn)和記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出多個(gè)單次循環(huán)內(nèi)的平均換電時(shí)長數(shù)據(jù)并從小到大排序，系統(tǒng)換電時(shí)長的取值應(yīng)覆蓋不少于80%的所有單次循環(huán)平均換電時(shí)長。5.1.4機(jī)載換電系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)機(jī)載換電系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)應(yīng)在換電挖掘機(jī)上按GB/T45049—2024中29章的規(guī)定。5.1.5機(jī)載換電系統(tǒng)模擬清洗試驗(yàn)機(jī)載換電系統(tǒng)模擬清洗試驗(yàn)應(yīng)在換電挖掘機(jī)上按GB/T45049—2024中13.4的規(guī)定。5.2換電設(shè)備試驗(yàn)換電設(shè)備換電次數(shù)試驗(yàn)應(yīng)按5.1.2的規(guī)定，換電次數(shù)應(yīng)符合4.2.3的規(guī)定，試驗(yàn)記錄表見附錄A.2。5.3試驗(yàn)流程見圖2。9FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX圖2試驗(yàn)流程FORMTEXTGB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX機(jī)載換電系統(tǒng)測試記錄表表A.1機(jī)載換電系統(tǒng)（換電挖掘機(jī)）換電次數(shù)測試記錄表制造商：制造日期：機(jī)器型號(hào)：