刘大仟,郭亮,李统刚,聂辉(四川永贵科技有限公司,绵阳 621000)摘要:换电形式为新能源汽车的要紧能源需要形式,本文先容了换电形式的国表里发扬情,概述了换电形式的

摘要:换电形式为新能源汽车的要紧能源需要形式,本文先容了换电形式的国表里发扬情,概述了换电形式的百般完成阵势,并对百般换电完成阵势的优缺欠举办了比拟。作品结尾解析总结了百般换电完成阵势的特质,为后续换电形式的发扬供给参考。

0 小引陪伴汽车工业的极速发扬,及全寰宇环保认识的巩固,加之寰宇规模内石油险情的加剧,新能源汽车财产应运而生。电动汽车以其低噪音、高能效、无转移废物排放等利益,已跃居为我国新能源汽车财产中的策略性维持财产之一[1-2]。

电动汽车的能源需要是其财产运营链中的合头症结。现今,电动汽车能源供应形式可分为插充和换电两种,插充又可分为慢充和疾充。与插充形式比拟,换电形式具有充电速率疾和可优化电池寿命等明显特质;但相应陪伴有如换电站筑站本钱剧增,筑立牢靠性和电池一概性不易确保,以及不易整合妥洽各方优点等麻烦。跟着新能源汽车正在出租车周围里手使的连续深化和换电搜集的日趋完好,人们对调电形式的承认亦连续抬高,这为换电形式正在个别用车周围的行使供给了更大的可以性。换电形式将是新能源汽车周围近几年发扬的重要气力[3],对调电形式的酌量也需紧跟汽车工业发扬的脚步。

正在外洋,丹麦、以色列、澳大利亚和加拿大等国率先执行行使换电形式,此中最具代表性的是总部设正在美国加州的Better Place公司。该公司正在最初与以色列政府合营,投资6亿美金正在以色列筑成了38个换电站和少量充电桩[4]。公司接踵与丹麦、澳大利亚、加拿大、日本等国合营,大举实行旗下的换电搜集办事项目。但正在2013年5月,正在巨额的筑站本钱和极低回报率的境况下,Better Place公司布告倒闭,其相应的换电交易也揭晓终止。

就正在Better Place公司布告倒闭不久,美国电动车成立商特斯拉总裁埃隆·马斯克就正在其公司的计划室高调演示了其公司旗下的耗时仅 90 秒的换电技能。但原来早正在公布会召开的4年前,特斯拉就正在其治下的电动车型“Models”中计划了既维持插充也维持换电的形式[5]。特斯拉决心满满的映现旨正在让人们从新审视电动汽车的换电技能。缺憾的是,因为财产链整合难度大、筑站参加高但收益极微,特斯拉最终也揭晓放弃了换电形式。

其后,寰宇各国均未放弃对调电技能的酌量。目前外洋新能源汽车墟市上插充和换电形式均攻克肯定的墟市,但插充仍是主流,换电形式另有相当长的一段途要走。

1.2 国内发扬境况国内新能源汽车从最初的插充形式到厥后的换电形式,再到最终的充换电并举的方式,体验了“十一五”末期、“十二五”再到“十三五”初期这三个时候段的发扬。固然现此刻国内新能源汽车的存量和增量均名列寰宇前茅,但仍存正在诸如赢余形式不清、用户体验欠佳、电池本钱较上等题目。目前国内新能源汽车中电动汽车的能源需要办法重要以充电桩充电形式为主,截至2017年合,国内充电桩的数目已达45万个,已基础实行国标的升级。与之比拟,换电形式的发扬平静的众,重要操纵于出租、公交等周围。

按车企地区漫衍来看,其一是以比亚迪为代表,其生产的新能源汽车重要以插充形式为主,漫衍于深圳、太原、西安等地。而以北汽新能源、力帆、海马为代表的车企所出产的新能源汽车片面采用换电形式,重要操纵于北京、重庆、郑州和海口等地。北汽新能源正在2017年公布了“擎天柱预备”,估计到2022年将正在寰宇规模内参加100亿元公民币筑制3000座漫衍式储换电站,累计投放换电车辆50万台,梯次储能电池愚弄凌驾5GWh(500万度电)[6]。

吸收了Better Place公司和美国特斯拉的履历教训,国内换电形式的发扬稳中求胜。最初正在出租车周围这个自然墟市站稳脚跟,后向营运型车辆扩展,并逐渐推向个别用车,为国家汽车工业完成“弯道超车”保驾护航[7]。

对插式换电即正在换电时,由车身和电池上的插件导向孔和导向轴对插举办导向和定位,实行电池和车辆的连绵。凭据换电时,车身运转宗旨和电池行进宗旨的合连,将对插换电的阵势分为笔直对插式安静行对插式。如图1所示,笔直对插式换电即车身运转宗旨和电池的行进宗旨彼此笔直。该办法的完成经过为:最初汽车按FC宗旨行进至指定地位后,换电装备沿FB宗旨由下而上运转至车辆下方电池安置地位,将原车辆底盘上的电池取下,并换上新充好的电池。

换电经过中,由插件的导向孔和导向轴举办定位可有用地确保安置精度,换电实行后通过螺钉固定电池。也有的新能源汽车出产厂商将电池安置地位计划正在前舱或后备箱,车辆运转到对应地位后,电池由上而下举办对插。

该办法的完成经过为:最初车辆行进至指定地位后,换电机构从车辆后宗旨车辆宗旨行进,日常手动将原车辆电池取下,再由换电机构将已充好的电池安置上。端面换电的完成经过与对插式换电基础好似,电池仍安置正在底盘,但换电时由插件接触面定位,而非通过导向的轴孔。另有其他的换电完成阵势,如康迪电动汽车采用的换电阵势为手动,电池安置好背工动连绵电池和车辆的插件。但该阵势换电经过相对障碍,效力较低,操纵规模较窄。

3 换电阵势解析3.1 对插式换电解析对插式换电重要靠电池和车身上插件的插针和插孔举办导向定位,对插件的成立精度央求较高。接触面为两个圆柱面,接触牢靠性高。电池端插件固定,车身端插件浮动,便于对中和偏差删改。笔直对插式换电电池平时安置正在车辆底盘,电池暗藏性好,具有很高的安详性,不易被盗,并可正在插件界限扩充端面和径向密封,正在换电导正后密封特别牢靠。但笔直对插式换电因为需求导正,换电机构需求3个宗旨的自正在度,换电机构相对杂乱,本钱较高。行使该种办法的汽车出产厂家重要有国内的蔚来汽车和美国的特斯拉汽车等。平行对插式换电电池由后方插入,且电池以框架阵势固定,电池安置坚韧,电气连绵牢靠。但此种换电办法的电池平时安置正在车辆的后备箱,电池的安详性低,容易被盗。电池的防护性依赖整车底盘的防护,密封性不易确保。因为需手动举办对正,操作工艺流程难以变成典型,换电时候较长。换电实行后,车辆能手驶经过中若猛然加快,电池因惯性会对车身插件接合面发作一个与车辆行驶宗旨相反的效用力。因为电池自身的重量较大,此反效用力相应较大,对插针有拉力,插针有脱出的危险;同样,若车辆猛然急停,电池因为惯性会对车身发作冲锋力,对插件和车身均有破坏。而笔直式换电因为插件接合面与车辆行驶宗旨笔直,车辆的加快和急停所发作的效用力不会对插件接合面有影响,不会使插针有脱出的隐患。采用平行对插式换电的汽车出产厂家重要为众泰汽车和力帆汽车等。3.2 端面换电解析端面换电办法重要靠电池和车身上插件的接合面接合举办对正,插件自身的成立精度较高,插件较杂乱,本钱较高,对调电机构却更便利。但接合面需求全体密封,接触和密封的牢靠性难以确保。与对插式换电比拟,端面换电办法因为没有导向的轴孔,换电时行程较短,接合区域精密,相应地车辆预留的换电地位和电池安置空间更小。采用该种换电办法的汽车出产厂家重要为北汽新能源。笔直对插式换电和端面换电阵势因为自愿化水平高和操作便利,易于变成系列化等利益被寻常行使,且为从此换电形式的重要发扬宗旨。

本文最初先容了新能源汽车采用换电形式的上风和换电的道理,并对国表里换电形式的发扬和获得的收效举办了扼要先容。目前采用的换电形式重要为对插式和端面式,对百般换电完成阵势的职业经过举办了细致描写。对百般换电完成阵势的上风和存正在的隐患举办了解析比拟,确定笔直对插式换电和端面换电阵势具有自愿化水平高而被寻常行使并为后续发扬的重要酌量宗旨。

[1]张文亮,武斌,李武峰,来小康.我国纯电动汽车的发扬宗旨及能源需要形式的商讨[J].电网技能,2009,33(04):1-5.

[2]滕耘,胡天军,卫振林.电动汽车充电电价订价解析[J].交通运输体系工程与音信,2008(03):126-130.

[3]林洪怡. 纯电动汽车换电形式的推敲[N]. 新能源汽车报,2017-05-22(022).

[4]杜剑,谢东,吴涛,吴伯华,国法靖,张籍.外洋电动汽车策略及充换电交易楬橥示状[J].华中电力,2012,25(01):96-102.

[5]李忠东.特斯拉推出置换电池的“换电形式”[J].轻型汽车技能,2013(09):38-39+54.

[6]胡立彪. 换电形式能够兴隆起来吗[N]. 中国质料报,2018-08-08(007).

[7]高赐威,吴茜.电动汽车换电形式酌量综述[J].电网技能,2013,37(04):891-898.

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