При замене батарей используется меньше батарей, чем вы думаете

Когда я недавно написал статью о Janus Electric, австралийской компании по производству электрических грузовиков, которая предлагала дизельные полуэлектрические преобразования и замену аккумуляторов, я откладывал ее в памяти, пока не наткнулся на интервью с генеральным директором Janus Беном Хаттом. Интервьюер спросил, сколько дополнительных затрат на аккумулятор потребуется для эксплуатации грузовиков как парка в режиме подкачки. Он ответил, что около 30%. Янус знал бы об этом, поскольку они создали или управляют грузовыми коридорами для тяжелых грузовиков. Оказывается, я уже давно провел расчеты, которые показали, как происходит этот хитрый трюк.

Сначала, когда я исследовал операции по обмену грузовиков, я использовал концепцию транзакции зарядки единицы, самого основного элемента пополнения аккумулятора. Со временем я нарисовал иллюстрации единичных транзакций, чтобы показать, как они работают и как расширяются эти элементарные ячейки. Если изображение стоит тысячи слов, это также отличный способ увидеть, как что-то работает, и наглядно показать математические расчеты. Когда я наткнулся на цитату генерального директора Janus, я сразу же вспомнил концепцию, о которой написал в небольшой статье под названием «Планирование станций электромобилей и зарядных устройств». Давайте проиллюстрируем это, сравнив простейшую единичную транзакцию и то, как она масштабируется. Это анализ без ожидания. Каждое расширение работает путем суперпозиции методов. Давайте сделаем это по картинкам. Вот как выглядит единичная транзакция:

Рисунок 1: Единичная транзакция

Чтобы распространить единичную транзакцию на большие расстояния, мы можем сделать то, что я называю стадией цепочки. Запуская каждый грузовик через определенный интервал, все грузовики распределяются таким образом, чтобы между станциями находился один грузовик. Я называю эту цепочку постановкой, потому что она похожа на цепочку. Между станциями замены с передвижной батареей находится только один грузовик, а на станции медленно заменяется одна батарея.заряжается. Мы можем проиллюстрировать это, объединив единичные транзакции в цепочку — см. рисунок 2.

Рисунок 2: Цепная постановка

Обратите внимание, что эта концепция работает в обоих направлениях. Мы можем перевернуть картину, показав грузовики, едущие в другую сторону. Легко понять, как можно создать систему станций, соединяющую две конечные точки на любом произвольном расстоянии. Соотношение аккумуляторов, грузовиков и станций такое же, как и в единичной транзакции. Вы могли бы назвать это цепной петлей. Это имеет смысл, потому что грузовики всегда едут от пункта назначения до пункта назначения, высаживаются, а затем возвращаются. Посмотрите, как легко определить масштабирование на рисунке 3"

. Рисунок 3: Последовательность циклической цепи

Если начало движения транспортного средства поэтапно, то у нас может быть только один грузовик в пути и сменный аккумулятор на каждой станции. Таким образом, мы можем связать начало поездки так, чтобы один грузовик всегда находился в пути к следующей станции, и для каждого грузовика всегда был один мобильный и один сменный аккумулятор. Масштабирование легко.

Далее мы можем использовать заполнение маршрута. Вместо одного грузовика между станциями у нас выбрано другое количество на маршруте. Если мы выберем три, то мы увидим, что всегда будет три грузовика с мобильными батареями и один сменный аккумулятор. В промежутке между грузовиками в пути аккумуляторный блок может заряжаться, а затем грузовик получает новый аккумулятор и оставляет для зарядки другой. Это позволяет минимизировать количество используемых батарей и пиковую нагрузку на аккумулятор. обмен, с заполнением маршрута 3 грузовика в пути, как показано на рисунке 4.

Рисунок 4: Заполнение маршрута

В статье показано, как поставки грузовиков могут увеличиваться импульсами, при этом объем грузового парка может быть запрограммирован, отправляемых одновременно.Эффект от нескольких одновременных отправлений показан на рисунке 5.

Рисунок 5: Несколько одновременных отправлений (в одну сторону)

Батареи можно заменить за 4 минуты, и прибытие будет обслуживаться соответствующим образом. В действительности, например, при прибытии четырех грузовиков все грузовики обслуживаются в течение 16 минут, и любые последующие замены не будут сопровождаться ожиданием, поскольку прибытие будет происходить каждые 4 минуты. Временной интервал между импульсами грузовиков может превышать время смены нескольких грузовиков.

Размер мобильных аккумуляторных блоков можно уменьшить для увеличения грузоподъемности. Как это работает, показано на иллюстрации. Станции с интервалом в половину расстояния сокращают размер батареи вдвое. Общий объем системной батареи остается прежним, но размер мобильной батареи уменьшается вдвое, а грузоподъемность грузовика увеличивается, как показано на рисунке 6.

Рисунок 6: Станции на более коротких расстояниях

Наконец, концепции транзакций по единицам легко показывают и сравнивают пиковую мощность и потребности систем в энергии. Графический анализ показывает, как работает замена аккумуляторов, как она расширяется по мере необходимости, а также как минимизировать пиковую потребность в мощности сети и накладные расходы на замену аккумуляторов на станциях гибким и предсказуемым способом.

Вывод

Иллюстрации транзакций по единицам — полезный способ визуализировать потребности в пополнении аккумуляторов электромобилей. Грузовики могут работать с минимальными затратами на инфраструктуру замены аккумуляторов, составляющими одну треть от количества аккумуляторов на грузовиках. Графическая иллюстрация легко показывает, как операции грузовой системы могут минимизировать пиковые потребности в электроэнергии, требования к батареям и капитальные затраты на систему, используя такие концепции, как планирование начала рейса, заполнение маршрутов и множественные отправления. Эти иллюстрации облегчают планирование первоначальных операций и расширения, а также анализ капитальных и эксплуатационных затрат. ВВ электрических грузовых системах выгодно организовывать и координировать перевозки в непрерывной цепочке, подходящей для грузовых коридоров между портами и крупными складами, шахтами и другими пунктами сосредоточения грузовых коридоров. Вам не понадобится один сменный аккумулятор для каждого грузовика. Используя заполнение маршрутов, потребности в инфраструктуре системных батарей могут быть уменьшены до доли требований к мобильным батареям. Дальнейшие иллюстрации могут показать, как другие стратегии соответствуют потребностям от склада до распределения в торговых центрах, а степень детализации системы соответствует потребностям местной доставки на каждом уровне и длине маршрута. Существуют и другие концепции, которые необходимо изучить для работы удаленных станций

.