電動汽車換電技術失效模式分析

許多人對中國政府選擇“純電”技術路線發(fā)展新能源汽車有一些微辭，主要理由是動力電池必須配置大量的充電樁來充電，而馬路旁邊不可能普及眾多的充電樁。于是有一些專家積極主張，目前唯一最佳的是換電技術模式。

筆者長期研究電動汽車電能補充模式，研究結論表明，換電模式與充電模式相比，技術難度更大、投入規(guī)模更大、普及更困難，投入回收基本無望。下面對電動汽車換電技術進行失效模式分析，供關心的同行參考。

一、中國為什么提出“彎道超車”的新能源汽車發(fā)展路線？

節(jié)能減排是世界各國面臨的共同任務，汽車發(fā)展方向是電動化，這是全世界汽車行業(yè)的共同認識和理解。但是在實現上卻不同，即不同國家其發(fā)展新能源汽車的技術路線存在重大差別：

a)目前，歐洲以鼓勵柴油動力為主，奔馳、奧迪等品牌廠家的選擇是更為節(jié)能的柴油技術路線；

b)多年以來，日本主要倡導混合動力，即在現有加油基礎設施下，積極推進混合動力技術路線，且取得驕傲的成績；

c)美國的民用車市場受日本影響巨大，目前其基本趨勢正在靠近日本的混合動力汽車路線；

d)中國政府經過多年的探索，最后決定以發(fā)展純電動驅動汽車為新能源汽車的技術路線。

歸納起來：

a)歐美日目前主張的挖掘燃油汽車的潛力，來提高節(jié)能減排效果。當前汽車強國新能源汽車的路線，第一步是混合動力汽車；第二步燃料電池汽車；第三步純電動汽車。

b)中國政府在對混合動力技術進行嘗試以后，最后提出的選擇是，純電動驅動汽車的技術路線，即對原來汽車技術路線進行調整，主力推進純電動(含插電式混合)汽車、再推進燃料電池汽車。

中國政府提出“彎道超車”技術路線的基本理由：

一是過去的汽車發(fā)展道路是歐美日等強國主導的，中國是一個跟隨者；

二是目前中國已經是汽車生產大國和消費大國，作為一個追隨者，通過30年的努力，也沒有成為汽車強國，技術上卻長期落后；

三是如今發(fā)展新能源汽車，如果繼續(xù)沿著發(fā)達國家制定的發(fā)展道路，中國依然成不了汽車強國。

換一句話說，中國已經有了制定新能源汽車發(fā)展道路的“底”氣。中國人制定汽車發(fā)展道路能不能使得中國成為汽車強國？目前要肯定的回答這個問題還為時過早。但是2016年中國新能源汽車產銷已經超過50萬輛規(guī)模，成為世界第一新能源汽車生產大國的這一事實，可以說明，中國新能源汽車產業(yè)已經駛入快速發(fā)展通道。

二、發(fā)展電動汽車，車載電池能量如何補給?

車載電池系統是一個儲能部件，其能量補給模式基本上分兩大類，一是車上發(fā)電補給，混合動力模式歸屬車上發(fā)電補給，燃料電池也是車上發(fā)電補給；二是依賴地面電網予以車載電池電能補給。電網給電池電能補給方式有可以分為兩種：

a)換電模式。在地面上先把電池充好，其次把充好電池換換到車上去，再把“空”的電池換一下來，去充電；

b)直接充電模式。車載電池通過充電槍(充電器)與電網的電源系統鏈接后，再予以充電。

對電池而言，無論換電模式和還是通過充電槍(器)直接對車載電池充電，都是一個電能補充環(huán)節(jié)的。與充電模式不同的是，換電模式可以實現工廠式充電生產，可以集規(guī)模的、批量式給電池充電。充電好比在加工生產，待充電的電池好，比是待加工的材料，充好的電池好比是出廠的產品。

電池工廠式的充電模式，其電能補充時間是由電能補充工廠負擔了，而直接給車載電池充電的時間，是由車主承擔了。電池充電是一個電化學過程，而加油是一個物理過程。按常理說，如果單純針對電能補充的速度上而言，電化學反應的速度，比物理上的加油速度可以快得多。但是電化學反應速度太快了，安全保障措施成本也是相當高的。所以實際上，電池充電時間比加油時間長得多，是基于電池電能補充安全上考究。通俗地講，電池電能補充其技術復雜度比物理上加油要難許多倍。

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