商用电动汽车动力电池换装系统研究现状及展望

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1、分类号：学校代码：10079密级：华北电力大学工商管理硕士学位论文中外文摘要题目：商用电动汽车动力电池换装系统研究现状及展望英文题目：ResearchSituationandProspectofcommercialelectricvehiclebatterychangingsystem研究生：梁璐专业:工商管理（MBA）指导教师：职称：论文提交日期：2012年9月29日华北电力大学商用电动汽车动力电池换装系统研究现状及展望梁飞宇梁璐（华北电力大学工商管理学院MBA0953班级）摘要：在全球能源环境问题的巨大挑战下，发展新能源产业已

2、在国际上形成广泛共识。随着我国政府支持政策的陆续出台和新能源技术的不断发展，电动汽车产业面临巨大的发展机遇。而与之配套应运而生的电动汽车服务业也步入战略发展期。本篇文章通过对电动汽车动力电池换装系统研究现状的分析，介绍了电池换装系统的发展轨迹。并分别对一步式、二步式换装系统进行了优劣分析，从理论上肯定了两步式换装系统的优势地位。文章还对换装系统运行模式的潜在问题进行了探讨，对未来发展前景作出了展望。关键词：新能源，换装系统，一步式，两步式一、序言以动力电池换装的形式为电动汽车进行电能补充的模式最早由以色列的BetterPlace公

3、司提出。由于该模式为电动汽车进行电能补充具有堪比油车的方便快捷以及低廉的行驶成本的优势，使得该模式具有极强的市场前景。美国、日本、以色列等多个国家先后建立了示范运行的电动汽车换电站，并取得了良好的运行效果。中国作为国际新能源战略的重要参与国，积极投身电动汽车产业。自2008年起，以熊猫环岛公交车充换电站运营为基点，正式拉开了中国电动汽车换装系统研究的序幕。随着国家电网公司、许继集团、南方电网公司等大型企业的加盟，极大推动了换装系统的发展速度，并成功的在国内各大中型城市成功应用。本文将结合换装系统的实际应用情况，对换装系统的研究现状

4、进行系统性分析。二、一步式换装系统作为最早出现的动力电池换装系统，一步式换装系统被广泛地应用于电动公交车运营领域。例如北京熊猫环岛充换电站，青岛薛家岛充换电站都是典型的一步式换装系统。图1熊猫环岛换装系统实物图（一）标准的一步式换装系统图2标准一步式换装系统标准的一步式换装系统是通过一台电池更换设备将电池从车上取放，然后将电池安放在电池充电货架上充电。该种换装系统结构简单，易于实现，但是在实际应用过程中也暴露出一些问题。1.电池的充电环境温度无法有效保证一步式换装系统需要对货架的所有电池充电位置进行操作，所以充电货架无法有效进行封

5、闭，充电温度无法保证。在北方地区的冬季，采用一步式换装系统的充换电站无法依照设计倍率对电池进行充电。2.电池的换装效率受系统规模限制由于在一步式换装系统中，换装设备除了将电池从电动汽车上取下外，还承担了一部分电池管理工作，即将待充电池安放于货架和将满充电池从货架上取出。随着充换电站规模的增大和充电货架的扩充，整体换装效率会受到影响。3.系统的通用性受到限制一步式换装系统多采用一次更换多块的换装设备，对电池在车上的布置和分布要求比较严格。但由于每款电动汽车的结构和设计不同，电池的安装位置的差异导致很难做到一台换装设备适应多款电动车型

6、。（二）改进型一步式换装系统针对标准的一步式换装系统存在的问题，最早提出改进设计的是北京航天桥充换电站采用的环形RGV换装系统。该系统的整体结构如下图所示：图3航天桥换装系统实物图图4改进型一步式换装系统环形RGV换装系统通过环形轨道和两台明确分工的换装机器人解决了标准一步式系统的部分问题：由于两台换装机器人分别负责待充电池的卸车和满充电池的上车，可以独立并行工作，增加了换装效率；电池充电货架底部加装了加热通风系统，一定程度上缓解了北京地区冬季充电的降效问题。但是改进型一步式换装系统的加热系统并不是精确的温度控制，放置在敞开的充电

7、货架上的电池也容易受到灰尘、污水的影响，减少使用寿命。另一方面，该系统的占地面积较大、自动化设备数量较多，所以初期建设成本高，整套系统的运行可靠性低。三、两步式换装系统随着换装系统研究的发展，采取有效措施对电池进行管理和充电控制成为所有换装系统设计的一致共识。因此两步式换装系统应运而生，并成为北方地区广泛采用的换装系统模式。（一）标准的两步式换装系统标准的两步式换装系统包括电池管理区、电池中转区和电池换装区三个部分。前部的电池换装区，使用专用的换装设备，负责对电动汽车进行电池的安装和卸载。后部的电池管理区为标准的恒温物流系统，对电

8、池的充电和调度进行有效的管理。电池中转区作为电池换装区和电池管理区的互动操作平台，不间断进行电池换装。由于电池从充电货架到安装到车体上需要两步完成，故称为两步式换装系统。图5标准两步式换装系统示意图两步式换装系统通过电池管理区与电池换装区的分立设计