电动汽车电池更换技术应用前景探究

1、电动汽车电池更换技术应用前景探究纯电动汽车具有零排放、噪音低、燃料可再生、使用费用低等诸多优点。一直以来，几个汽车制造大国已经把发展纯电动汽车，列为优先发展目标和方向，并制定出台了多项有利于电动汽车发展的政策和措施。例如，2010年8月美国政府宣布投资24亿美元用于电动车研发，并支持相关配套设施的建设。日本制定了电动车安全及排放标准，消费者购买符合一定标准的电动汽车，政府将给与补贴。目前，欧盟的专家已经开始起草计划，支持电动汽车技术的发展，制定统一的电池标准及相关配套设施的建设。我国早在“十五”期间就把研发电动汽车技术作为重点科研项目，该项目国家投资8.8亿元，加上地方和企业配套资金总共约24

2、亿元。由此可见，电动汽车技术的发展状况，将直接影响未来汽车工业的前途和命运。一、电动汽车面临的机遇与困境虽然各国政府及汽车厂商对电动汽车充满了热情与期望。可是，从目前来看，电动汽车呈现出普及率低、销售量小、使用对象单一等诸多问题，其原因主要是，电池技术难以得到突破。这个致命缺陷导致了电动汽车存在以下几个短板：一是，行驶里程短。目前，最先进的锂离子蓄电池，“能量比”只有汽油的1/50。一般而言，50升汽油可以驱动小型轿车行驶600公里，而电动车一次充电续航600公里，所需的电池组重量则有一两吨，并且工作时产生大量高温。所以，目前的电动车充满一次电的行驶里程一般在150公里左右，最大行驶里程也只有

3、250公里，相比传统汽车有较大差距；二是，充电时间长。电动车充电方法一般有专业充电站快速充电和民用电充电两种模式。专业充电站充满电池的80%电量大概需要15-20分钟，利用民用电充电则需要8个小时才能将电池充满。而传统汽车加满一箱汽油只需要3-5分钟；三是，蓄电池维护保养费用高。每一次充放电对蓄电池都有损耗，所以需要对蓄电池经常维护保养，蓄电池到一定使用寿命后还需要更换新电池。这就无形中增加了电动车的使用成本。以上三个缺点严重制约了电动汽车的发展和普及，形成了电动汽车目前“上热下冷”（即政府热情高，民众反应冷淡）的尴尬局面。看来寻找一条适合于电动汽车自身特点的发展之路已经变得尤为必要，其核心问

4、题就是要解决电池问题。但是，利用目前的技术手段，电池难题还难以实现突破，所以我们只能另辟蹊径以弥补它的软肋。二、电池更换技术电池更换技术是指利用一套专业的电池更换设备，将已耗尽电量的空电池从电动车上拆卸下来，再将一块已充满电的电池换装到汽车上。该技术于2009年5月在日本横滨率先研制成功，它的成功对加速电动汽车大规模投入商业运行具有里程碑的意义。该系统由安装在自动轨道系统上的两个电池升降自控设备共同工作。当一个升降设备将汽车底部耗尽的电池轻松移除后，另一个放置着充满电的电池升降设备就将满电电池插入汽车。最后，自动轨道系统将这块从汽车中移除的空电池送回电池存储库中进行再充电，以备下次其他电动车使

5、用。电池升降自控设备的设计广泛适用于各种型号和尺寸的电池，便于各种不同型号的电动汽车通用。这套系统更换电池的全过程总共耗时一分钟左右，全套动作连贯流畅且自动完成，比传统汽车加满一箱汽油更快。给电动汽车驾驶者提供了更加清洁、更加方便、快捷的体验。三、电池更换技术的优点分析电池更换技术主要具有以下几个优点。一是，电池更换速度快。一般电动汽车在专业充电站充一次电需要15-20分钟，在家中利用民用电充电则需要8-10小时，充电时间过长使得电动汽车在使用过程中缺乏便捷性。电池更换技术的运用很好的解决了这个问题，更换一次电池比传统汽车加满一箱汽油的速度还要快，只需要1-2分钟，极大的方便了电动汽车的使用者

6、，解决了充电问题给使用者带来的烦恼；二是，电动车续航距离得以极大的增加。一般电动车充满一次电的续航距离在100-250公里。由于续航距离有限，使得电动汽车的使用范围受到了极大的限制，不能像传统汽车一样长途奔袭。电池更换站的出现也很好地弥补这个缺点，电动汽车可以通过遍布各地的电池更换站网点，随时享受到方便、快捷的电池更换服务。出门再远也不用担心，出现半路上因电池耗尽而摆在路边等待救援的尴尬情况；三是，节约了电动汽车的使用成本。购买电动汽车贵就是贵在电池，电池购买、维护、保养的费用就占据了使用成本的一大部分，一块电池售价一般都在8-10万元。许多电动汽车的潜在购买者，主要顾虑就是电池的购买、维护、

7、保养费用高，使用经济性相比传统汽车优势不明显。电池更换站出现以后，电动汽车的购买者不需要个人购买电池，电池全部属于更换站所有，消费者只需出钱购买电池内的电量。电池的日常维护和保养全部由电池更换站统一实施，这样既方便了电动汽车的使用者，又加强了电池日常管理，增长了电池的使用寿命，消除了电动汽车使用者的后顾之忧；四是，有利于废旧电池回收，有效防止了对环境的二次污染。电池在使用一定时间后就会报废，由于电池内含有镍、锂、铅、砷等有毒金属，如果对废旧电池处理不当让这些有毒物质流入土壤或水系，势必会我们的环境造成极大的损害。在日本，曾经一节电池污染了近十万立方米的水。这不得不时刻提醒我们，废旧电池的回收处

8、理是多么的重要。电池更换站建立以后，废旧电池可以在电池更换站得到科学、安全、规范、集中的回收处理，有效防止了废旧电池对环境的二次污染；五是，充分利用大自然能量转换成电能，节约国家电力资源。在电池更换站的建造中，可以结合本地的地理、环境、气候条件，利用新技术将大自然能量最大限度地转换成电能为电池充电。例如，在日照充足的地区，建造可以利用太阳能为电池充电的电池更换站。风能充足的地区，可以建造利用风能的电池更换站。这样既节约了电池更换站的运作成本，增加了利润收入，又节约了国家的电力资源，可谓是两全其美。四、推广电池更换技术的困难及对策虽说电池更换技术的出现，给加速普及电动汽车注入了一剂强行针，让大家

9、看到了无限美好的运用前景。但是，要使这门新兴技术能够快速地投入商业运用还有很长的路要走，还要面临许多困难和挑战。其可能面临的困难有：一是，现有的电动车数量难以维持电池更换站的正常运转。根据有关数据统计，目前我国正在运行的电动汽车（包括公交车、出租车、公务用车、私家车）在2-4万辆左右，公交车占绝大部分，私家车几乎没有。如此稀少的数量很难支撑起电池更换站正常的商业运转，我们都清楚没人会愿意去做亏本的买卖。二是，电动汽车电池规格繁杂，行业准入门槛高。目前，我国正在研制、生产电动汽车的厂家有十几个之多，他们使用的电池标准也不尽一样。如果电池更换站要满足每一款电动汽车都能在站内及时更换到相应的电池，由

10、于“牛鞭效应”它就需要储备大量各种型号的电池，这样就增大了更换站的运转成本，提高了进入该行业的门槛。三是，缺乏核心技术支持。全球第一款电池更换系统是由日本在2009年5月研制成功。目前，我国电池更换技术还未成熟，要想建立自己的电池更换网点而不受制于人，就必须根据自己的国情和市场研制自己的电池更换技术。四是，行业标准尚未规范。俗话说“没有规矩，不予成方圆”，如果一个行业没有统一规范的行业标准，这个行业就很难在激烈的市场竞争中发展壮大。面对这些发展难题，我们应该做出以下几点应对措施：一是，政府牵头建立规范的行业标准，确保行业健康快速发展。 政府与生产企业相互协调配合，共同制定出台适合电动汽车及电池

11、更换行业发展的行业相关标准。如设施设备配备标准、安全操作规范、电池维护规范、电池报废处理办法及规定、服务收费标准等。二是，加强人才培养，掌握核心技术，研发具有自主知识产权的电池更换技术。 要想降低电池更换网点的建设成本，就必须自己掌握电池更换的核心技术，使建造电池更换站所需设备全部国产化，这样就能摆脱外国技术对我国的制约，为我国建设自己的电池更换站网点提供强大的技术保障。大量培养行业所需的技术研发、维修保障、销售服务等各项专业人才是行业发展的智力保障。三是，政府支持能源企业牵头，增加电动汽车使用数量及电池更换站网点建设。 现有电动汽车数量过于稀少是电池更换网点难以投入商业化运转的最大困难之一。

12、但是，如果没有一定数量的电池更换网点来保障电动汽车能更加经济、方便的使用，电动汽车也很难快速得以普及。所以要想解决这一对矛盾，就必须得到政府的大力支持。例如：政府可以通过补贴的形势，加大对电动汽车研发、生产、购买、使用的支持力度，在公务用车、公共交通（公交车、出租车）领域率先使用电动汽车。由大型能源企业牵头与地方政府合作，建设各地的电池更换网点。在电池更换站网点建设前期，当地政府应给与企业税收、政策等方面的优惠。四是，电动汽车龙头企业牵头，建立统一的电动汽车电池标准。如果有了规范统一的电池标准，电池更换站就能减少不同电池品种的储备数量，从而降低了更换站的建设成本和运转成本。目前，我国电动汽车刚刚起步，几个大型电动汽车生产企业联合起来制定一个统