Adaptation multi-scénarios : Solutions de batteries pour engins de chantier Eneroc

Dans l'électrification des engins de chantier, les performances du système de batterie, sa fiabilité et le coût total de possession constituent les critères d'évaluation clés. Eneroc a introduit des batteries standardisées en conteneur, des systèmes de batteries pour poids lourds, ainsi que des systèmes de batteries personnalisés pour engins de chantier tels que les tombereaux miniers, en fonction de divers scénarios d'application et exigences de modèles de véhicules, établissant ainsi une gamme complète de produits de batteries adaptée à de multiples environnements d'utilisation. Cet article vise à exposer systématiquement la justification technique et les atouts fondamentaux de cette série de produits.

I. Fondement : la garantie de performances de base assurée par les cellules de batterie CATL

Les systèmes de batteries pour engins de chantier Eneroc utilisent des cellules de batterie au lithium fer phosphate (LFP) de CATL, offrant une base solide de performances et de sécurité supérieures.

1)  Haute sécurité et longue durée de vie : le système de matériaux LFP offre intrinsèquement une excellente stabilité thermique. Les cellules de batterie sont équipées de soupapes antidéflagrantes de haute précision et d'une conception de regroupement PACK à haute résistance, répondant aux normes de sécurité élevées GBT31467.3. Les cellules de batterie ont une longue durée de vie en cyclage, et le produit peut fonctionner de manière stable pendant une période prolongée.

2)  Excellente consistance : grâce aux équipements de production hautement automatisés de CATL, on garantit un degré élevé d'uniformité des performances entre les cellules, ce qui offre un avantage inhérent pour l'équilibrage de la capacité et de la résistance interne après l'assemblage du pack, améliorant ainsi la capacité utile et la durée de vie du système.

3)  Plateforme de sortie stable : grâce à une faible résistance interne et à un taux de décharge élevé, la batterie est capable de fournir une puissance de sortie stable et continue pour répondre aux exigences de fortes charges transitoires des engins de chantier.

                                    Figure 1. Cellule de batterie CATL

II. Batterie standardisée en conteneur

La batterie standardisée en conteneur est une plateforme de conception modulaire dont l'avantage principal réside dans la capacité à offrir des configurations flexibles et rentables grâce à la standardisation.

1. Principes de conception :

1)  Standardisation des boîtiers : propose plusieurs conteneurs de batterie de dimensions standard, notamment le conteneur C (L1060×W630×H240) et le conteneur G (L950×W630×H240), pour répondre à divers besoins d'agencement spatial.

2)  Assemblage flexible : la plateforme prend en charge différentes capacités de cellules CATL, telles que 173 Ah, 228 Ah et 302 Ah. En faisant varier le nombre de cellules connectées en série dans chaque conteneur et en configurant les conteneurs en série et en parallèle (avec prise en charge de configurations multi-branches), le système atteint une large plage de capacité énergétique allant d'environ 90 kWh à près de 600 kWh, répondant ainsi à différents modèles de véhicules et scénarios opérationnels.

                                                      Figure 2. Batterie standardisée en conteneur Eneroc  

2. Avantages techniques généraux :

1)  Grande compatibilité : la batterie standardisée en conteneur intègre des circuits de refroidissement liquide, compatible avec les solutions de refroidissement liquide et de refroidissement naturel, répondant aux diverses exigences des applications véhiculaires.

2)  Adaptabilité à une large plage de températures : équipée de systèmes de chauffage et de refroidissement ainsi que d'une isolation, elle prend en charge une plage de température de fonctionnement de -35 °C à 65 °C, adaptée à un déploiement dans diverses régions climatiques.

3)  Niveau de protection élevé : le système de batterie présente un indice de protection IP68, permettant un fonctionnement dans divers environnements difficiles.

Répondant aux besoins de distribution d'énergie de différents bus, camions et autres types de véhicules, nous offrons aux clients des solutions de batteries personnalisables et évolutives.                    

3. Solution par scénario n° 1 : système de batterie pour poids lourds

Pour répondre aux caractéristiques des poids lourds — puissance élevée, longue durée de vie et exigences de gestion strictes — Eneroc a développé un système de batterie dédié pour poids lourds.

1. Caractéristiques principales :

1)  Haute capacité et densité élevée associées à une longue durée de vie en cyclage : en utilisant des cellules de batterie haute capacité de 324 Ah (évolutives vers 340 Ah) pour constituer un système de grande capacité, la densité d'énergie gravimétrique du système atteint 160 à 165 Wh/kg. Les cellules offrent une durée de vie en cyclage étendue, avec une durée de vie en cyclage à température ambiante pouvant atteindre ≥ 8 000 cycles (à 70 % de SOH).

                                                       Figure 3. Système de batterie pour poids lourds Eneroc

2)  Intégrant un système de gestion de batterie de nouvelle génération :

a)        Conception distribuée en cascade : une architecture distribuée en cascade flexible, entièrement compatible avec les systèmes de batteries haute tension jusqu'à 1500 V et les prenant en charge, répondant aux exigences du stockage d'énergie à grande échelle et des applications haute tension.

b)        Gestion de très haute précision : précision d'acquisition de tension de ±1 mV avec acquisition synchrone de toutes les données des cellules en moins de 1 ms, fournissant une base de données en temps réel de haute qualité pour la prédiction précise de l'état de la batterie et la gestion de la santé basées sur l'IA.

c)        Sécurité fonctionnelle élevée : conçu pour respecter les niveaux de sécurité fonctionnelle SIL-3 (IEC 61508) et ASIL D (ISO 26262), avec une architecture d'acquisition à double ADC pour chaque cellule, garantissant la sécurité de fonctionnement et la fiabilité des données dans les systèmes haute tension et haute capacité.

d)        Configuration flexible : le système est conçu à partir de cellules de batterie standardisées, permettant une configuration rapide de différentes capacités de système de 200 kWh à plus de 800 kWh grâce à des connexions en série et en parallèle, pour répondre à divers besoins d'autonomie.

Figure 4. Système de gestion de batterie Eneroc

4. Solution par scénario n° 2 : systèmes de batteries pour tombereaux miniers / autres engins de chantier personnalisés

En réponse aux environnements extrêmement difficiles tels que les mines et les chantiers de construction, ce système impose des exigences strictes concernant la résistance mécanique, la dissipation thermique et le niveau de protection de la batterie, avec une conception de renforcement ciblée et une validation.

1. Conception de fiabilité pour environnements extrêmes :

1)        Durabilité mécanique exceptionnelle : la conception structurelle repose sur la simulation de l'intensité des vibrations et l'analyse de fatigue en référence à 4 fois la norme GB/T 38031. Les résultats de simulation indiquent que la fréquence du premier mode du système est élevée, bien séparée des excitations vibratoires courantes, et que la structure de base est robuste. La durée de vie en fatigue répond à des exigences opérationnelles rigoureuses.

Figure 5. Simulation de l'intensité des vibrations du système

2)        Validation efficace de la gestion thermique : sur la base de simulations thermiques détaillées (incluant des simulations au niveau du pack individuel et du système), la conception des canaux de refroidissement liquide est optimisée. Simulation thermique du pack individuel : dans des conditions simulées de forte génération de chaleur (cellule de 39 W), la température maximale du système est maîtrisée à 49,5 °C, avec une élévation de température de 14,5 °C, garantissant la sécurité thermique en fonctionnement prolongé à forte puissance.

                    Figure 6. Simulation thermique du pack individuel

3)        Durée de vie ultra-longue du système : au niveau du système, la durée de vie est de 4 500 cycles (dégradation de la capacité ≤ 30 %), ce qui réduit le coût total de possession pour l'utilisateur.

2. Solutions d'adaptation diverses :

Pour répondre aux exigences d'espace d'installation, de puissance et de tension de divers tombereaux miniers et engins de chantier, Eneroc propose une série de solutions de systèmes de batteries. Par exemple, la série AD offre plusieurs tailles de boîtiers standard (D02 à D06), prenant en charge les plateformes de tension 750 V et 1000 V. La capacité du système peut être configurée de manière flexible entre 100 kWh et 750 kWh pour s'adapter à des équipements de tonnage et de puissance variés.

5. Résumé

Eneroc propose des solutions de batteries systématiques adaptées à divers scénarios d'application dans le secteur des engins de chantier. La batterie modulaire standard permet une configuration flexible grâce à la conception modulaire, tandis que le système de batterie pour poids lourds met l'accent sur la haute capacité et la gestion intelligente ; les systèmes de batteries pour tombereaux miniers et engins de chantier renforcent la fiabilité mécanique et la gestion thermique pour résister à des conditions de fonctionnement extrêmes. Les produits Eneroc adhèrent à la philosophie de conception alliant haute sécurité, longue durée de vie et fiabilité exceptionnelle. Grâce à une simulation et une validation approfondies de la conception, ils s'engagent à fournir un support d'alimentation robuste et durable pour la transformation électrique des engins de chantier.