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電動汽車換電技術進行失效模式分析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年09月09日  

許多人對中國政府選擇“純電”技術路線發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”的新能源汽車發展路線?


節能減排是世界各國面臨的共同任務,汽車發展方向是電動化,這是全世界汽車行業的共同認識和理解。但是在實現上卻不同,即不同國家其發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;


三是如今發展新能源汽車,如果繼續沿著發達國家制定的發展道路,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展道路的“底”氣。中國人制定汽車發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已經駛入快速發展通道。


二、發展電動汽車,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,一是車上發電補給,混合動力模式歸屬車上發電補給,燃料電池也是車上發電補給;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節的。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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