电动汽车换电技术进行失效模式分析

许多人对中国政府选择“纯电”技术路线发展新能源汽车有一些微辞，主要理由是动力电池必须配置大量的充电桩来充电，而马路旁边不可能普及众多的充电桩。于是有一些专家积极主张，目前唯一最佳的是换电技术模式。

笔者长期研究电动汽车电能补充模式，研究结论表明，换电模式与充电模式相比，技术难度更大、投入规模更大、普及更困难，投入回收基本无望。下面对电动汽车换电技术进行失效模式分析，供关心的同行参考。

一、中国为什么提出“弯道超车”的新能源汽车发展路线？

节能减排是世界各国面临的共同任务，汽车发展方向是电动化，这是全世界汽车行业的共同认识和理解。但是在实现上却不同，即不同国家其发展新能源汽车的技术路线存在重大差别：

a)目前，欧洲以鼓励柴油动力为主，奔驰、奥迪等品牌厂家的选择是更为节能的柴油技术路线；

b)多年以来，日本主要倡导混合动力，即在现有加油基础设施下，积极推进混合动力技术路线，且取得骄傲的成绩；

c)美国的民用车市场受日本影响巨大，目前其基本趋势正在靠近日本的混合动力汽车路线；

d)中国政府经过多年的探索，最后决定以发展纯电动驱动汽车为新能源汽车的技术路线。

归纳起来：

a)欧美日目前主张的挖掘燃油汽车的潜力，来提高节能减排效果。当前汽车强国新能源汽车的路线，第一步是混合动力汽车；第二步燃料电池汽车；第三步纯电动汽车。

b)中国政府在对混合动力技术进行尝试以后，最后提出的选择是，纯电动驱动汽车的技术路线，即对原来汽车技术路线进行调整，主力推进纯电动(含插电式混合)汽车、再推进燃料电池汽车。

中国政府提出“弯道超车”技术路线的基本理由：

一是过去的汽车发展道路是欧美日等强国主导的，中国是一个跟随者；

二是目前中国已经是汽车生产大国和消费大国，作为一个追随者，通过30年的努力，也没有成为汽车强国，技术上却长期落后；

三是如今发展新能源汽车，如果继续沿着发达国家制定的发展道路，中国依然成不了汽车强国。

换一句话说，中国已经有了制定新能源汽车发展道路的“底”气。中国人制定汽车发展道路能不能使得中国成为汽车强国？目前要肯定的回答这个问题还为时过早。但是2016年中国新能源汽车产销已经超过50万辆规模，成为世界第一新能源汽车生产大国的这一事实，可以说明，中国新能源汽车产业已经驶入快速发展通道。

二、发展电动汽车，车载电池能量如何补给?

车载电池系统是一个储能部件，其能量补给模式基本上分两大类，一是车上发电补给，混合动力模式归属车上发电补给，燃料电池也是车上发电补给；二是依赖地面电网予以车载电池电能补给。电网给电池电能补给方式有可以分为两种：

a)换电模式。在地面上先把电池充好，其次把充好电池换换到车上去，再把“空”的电池换一下来，去充电；

b)直接充电模式。车载电池通过充电枪(充电器)与电网的电源系统链接后，再予以充电。

对电池而言，无论换电模式和还是通过充电枪(器)直接对车载电池充电，都是一个电能补充环节的。与充电模式不同的是，换电模式可以实现工厂式充电生产，可以集规模的、批量式给电池充电。充电好比在加工生产，待充电的电池好，比是待加工的材料，充好的电池好比是出厂的产品。

电池工厂式的充电模式，其电能补充时间是由电能补充工厂负担了，而直接给车载电池充电的时间，是由车主承担了。电池充电是一个电化学过程，而加油是一个物理过程。按常理说，如果单纯针对电能补充的速度上而言，电化学反应的速度，比物理上的加油速度可以快得多。但是电化学反应速度太快了，安全保障措施成本也是相当高的。所以实际上，电池充电时间比加油时间长得多，是基于电池电能补充安全上考究。通俗地讲，电池电能补充其技术复杂度比物理上加油要难许多倍。