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换电形式的国内外生长状况、完成情势及优缺点

时间:2019-05-19来源:申博太阳城浏览次数:

随同汽车工业的极速生长,及全球环保认识的加强,加上天下局限内石油危机的加重,新动力汽车家当应运而生。电动汽车以其低噪音、高能效、无挪动废物排放等长处,已跃居为我国新动力汽车家当中的计谋性支撑家当之一[1-2]。


电动汽车的动力供应是其家当运营链中的关键环节。当今,电动汽车动力供应情势可分为插充和换电两种,插充又可分为慢充和快充。与插充情势比拟,换电情势具有充电速度快和可优化电池寿命等显著特点;但响应随同有如换电站建站本钱剧增,装备牢靠性和电池一致性不轻易包管,和不轻易整合谐和各方好处等停滞。跟着新动力汽车在出租车范畴内运用的赓续深化和换电收集的日趋完善,人们对调电情势的承认亦赓续提高,这为换电情势在小我用车范畴的运用供应了更大的可能性。换电情势将是新动力汽车范畴近几年生长的重要气力[3],对调电情势的研讨也需紧跟汽车工业生长的脚步。


1换电情势生长状况


1.1外洋生长状况


在外洋,丹麦、以色列、澳大利亚和加拿大等国领先履行运用换电情势,个中最具代表性的是总部设在美国加州的Better Place公司。该公司在起首与以色列当局协作,投资6亿美金在以色列建成了38个换电站和少许充电桩[4]。公司接踵与丹麦、澳大利亚、加拿大、日本等国协作,鼎力大举履行旗下的换电收集服务项目。但在2013年5月,在巨额的建站本钱和极低回报率的状况下,Better Place公司宣布破产,其响应的换电营业也宣布停止。


就在Better Place公司宣布破产不久,美国电动车制作商特斯拉总裁埃隆·马斯克就在其公司的设想室高调演示了其公司旗下的耗时仅90秒的换电手艺。但实在早在宣布会召开的4年前,特斯拉就在其部属的电动车型“Models”中设想了既支撑插充也支撑换电的情势[5]。特斯拉自信心满满的展现旨在让人们从新审阅电动汽车的换电手艺。遗憾的是,因为家当链整合难度大、建站投入高但收益极微,特斯拉终究也宣布摒弃了换电情势。


厥后,天下各国均未摒弃对调电手艺的研讨。现在外洋新动力汽车市场上插充和换电情势均占有肯定的市场,但插充还是主流,换电情势另有相称长的一段路要走。


1.2国内生长状况


国内新动力汽车从最后的插充情势到厥后的换电情势,再到终究的充换电并举的款式,阅历了“十一五”末期、“十二五”再到“十三五”早期这三个时候段的生长。虽然现如今国内新动力汽车的存量和增量均名列天下前茅,但仍存在诸如盈利情势不清、用户体验欠佳、电池本钱较高级题目。现在国内新动力汽车中电动汽车的动力供应体式格局重要以充电桩充电情势为主,停止2017岁尾,国内充电桩的数目已达45万个,已基础完成国标的晋级。与之比拟,换电情势的生长紧张的多,重要运用于出租、公交等范畴。


按车企地区散布来看,其一是以比亚迪为代表,其消费的新动力汽车重要以插充情势为主,散布于深圳、太原、西安等地。而以北汽新动力、力帆、海马为代表的车企所消费的新动力汽车局部接纳换电情势,重要运用于北京、重庆、郑州和海口等地。北汽新动力在2017年宣布了“擎天柱设计”,估计到2022年将在全国局限内投入100亿元人民币制作3000座散布式储换电站,累计投放换电车辆50万台,梯次储能电池运用凌驾5GWh(500万度电)[6]。


汲取了Better Place公司和美国特斯拉的经验教训,国内换电情势的生长稳中求胜。起首在出租车范畴这个自然市场站稳脚跟,后向营运型车辆扩大,并逐渐推向小我用车,为国度汽车工业完成“弯道超车”保驾护航[7]。


2换电的完成情势


依据换电时打仗和导向的体式格局,将换电完成情势分为对插式和端面式。


2.1对插式换电


对插式换电即在换电时,由车身和电池上的插件导向孔和导向轴对插举行导向和定位,完成电池和车辆的衔接。依据换电时,车身运转偏向和电池行进偏向的干系,将对插换电的情势分为垂直对插式和平行对插式。


2.1.1垂直对插式换电


如图1所示,垂直对插式换电即车身运转偏向和电池的行进偏向互相垂直。该体式格局的完成历程为:起首汽车按FC偏向行进至指定地位后,换电装配沿FB偏向由下而上运转至车辆下方电池装置地位,将原车辆底盘上的电池取下,并换上新充好的电池。

图中,1:车身;2:电池装置地位;3:电池;4:换电机构


换电历程当中,由插件的导向孔和导向轴举行定位可有效地包管装置精度,换电完成后经由过程螺钉流动电池。也有的新动力汽车消费厂商将电池装置地位设想在前舱或后备箱,车辆运转到对应地位后,电池由上而下举行对插。


2.1.2平行对插式换电


如图2所示,平行对插式换电即车身运转偏向和电池的行进偏向平行。

图中,1:车身;2:电池装置地位;3:电池;4:换电机构

图2平行对插式换电表示


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该体式格局的完成历程为:起首车辆行进至指定地位后,换电机构从车辆后偏向车辆偏向行进,一样平常手动将原车辆电池取下,再由换电机构将已充好的电池装置上。


2.2端面换电


端面换电的完成历程与对插式换电基础相似,电池仍装置在底盘,但换电时由插件打仗面定位,而非经由过程导向的轴孔。


另有其他的换电完成情势,如康迪电动汽车接纳的换电情势为手动,电池装置好后手动衔接电池和车辆的插件。但该情势换电历程相对贫苦,效力较低,运用局限较窄。


3换电情势剖析


3.1对插式换电剖析


对插式换电重要靠电池和车身上插件的插针和插孔举行导向定位,对插件的制作精度请求较高。打仗面为两个圆柱面,打仗牢靠性高。电池端插件流动,车身端插件浮动,便于对中和偏差修改。


垂直对插式换电电池一般装置在车辆底盘,电池隐蔽性好,具有很高的安全性,不轻易被盗,并可在插件四周增添端面和径向密封,在换电导正后密封异常牢靠。但垂直对插式换电因为须要导正,换电机构须要3个偏向的自由度,换电机构相对庞杂,本钱较高。运用该种体式格局的汽车消费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进去,且电池以框架情势流动,电池装置稳定,电气衔接牢靠。但此种换电体式格局的电池一般装置在车辆的后备箱,电池的安全性低,轻易被盗。电池的防护性依靠整车底盘的防护,密封性不轻易包管。因为需手动举行对正,操纵工艺流程难以构成范例,换电时候较长。换电完成后,车辆在行驶历程当中若倏忽加快,电池因惯性会对车身插件接合面发生一个与车辆行驶偏向相反的作用力。因为电池自身的分量较大,此反作用力响应较大,对插针有拉力,插针有脱出的风险;一样,若车辆倏忽急停,电池因为惯性会对车身发生冲击力,对插件和车身均有伤害。而垂直式换电因为插件接合面与车辆行驶偏向垂直,车辆的加快和急停所发生的作用力不会对插件接合面有影响,不会使插针有脱出的隐患。接纳平行对插式换电的汽车消费厂家重要为众泰汽车和力帆汽车等。


3.2端面换电剖析


端面换电体式格局重要靠电池和车身上插件的接合面接合举行对正,插件自身的制作精度较高,插件较庞杂,本钱较高,对调电机构却更轻易。但接合面须要完整密封,打仗和密封的牢靠性难以包管。


与对插式换电比拟,端面换电体式格局因为没有导向的轴孔,换电时路程较短,接合地区严密,响应地车辆预留的换电地位和电池装置空间更小。接纳该种换电体式格局的汽车消费厂家重要为北汽新动力。


垂直对插式换电和端面换电情势因为自动化水平高和操纵轻易,易于构成系列化等长处被普遍运用,且为今后换电情势的重要生长偏向。


4结语


本文起首引见了新动力汽车接纳换电情势的上风和换电的道理,并对国内外换电情势的生长和获得的效果举行了扼要引见。现在接纳的换电情势重要为对插式和端面式,对种种换电完成情势的事情历程举行了详细描述。对种种换电完成情势的上风和存在的隐患举行了剖析对照,肯定垂直对插式换电和端面换电情势具有自动化水平高而被普遍运用并为后续生长的重要研讨偏向。


参考文献


[1]张文亮,武斌,李武峰,来小康.我国纯电动汽车的生长偏向及动力供应情势的讨论[J].电网手艺,2009,33(04):1-5.


[2]滕耘,胡天军,卫振林.电动汽车充电电价订价剖析[J].交通运输系统工程与信息,2008(03):126-130.


[3]林洪怡.纯电动汽车换电情势的思索[N].新动力汽车报,2017-05-22(022).


[4]杜剑,谢东,吴涛,吴伯华,国法靖,张籍.外洋电动汽车计谋及充换电营业生长近况[J].华中电力,2012,25(01):96-102.


[5]李忠东.特斯拉推出置换电池的“换电情势”[J].轻型汽车手艺,2013(09):38-39 54.


[6]胡立彪.换电情势能够郁勃起来吗[N].中国质量报,2018-08-08(007).


[7]高赐威,吴茜.电动汽车换电情势研讨综述[J].电网手艺,2013,37(04):891-898.

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