換電
關(guān)注創(chuàng)建者：EV汽車邦 創(chuàng)建時間：2021-03-29
換電的實(shí)例教程
2020年，換電站作為新基建的重要組成部分，首次被寫入兩會《政府工作報告》中；同時2020版新能源汽車補(bǔ)貼政策中明確指出“新能源乘用車補(bǔ)貼前售價須在30萬元以下（含30萬元），換電模式車輛除外”；此外，《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》中再次確認(rèn)了換電和充電并列的地位；今年兩會《政府工作報告》更是將“建設(shè)充電樁”擴(kuò)展為“增加充電樁、換電站等設(shè)施”。
且值得一提的是，今年5月，工信部通知從今年下半年開始，將在全國范圍內(nèi)開展新能源汽車換電模式應(yīng)用試點(diǎn)，各城市申報試點(diǎn)工作方案將在5月底前完成申請，此舉一度將換電模式推向了風(fēng)口。10月28日公示結(jié)果顯示，11個城市納入此次試點(diǎn)范圍，其中綜合應(yīng)用類城市8個，分別為北京、南京、武漢、三亞、重慶、長春、合肥、濟(jì)南，重卡特色類3個，分別為宜賓、唐山、包頭。
據(jù)相關(guān)行業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)估，2025年國內(nèi)換電站有望達(dá)2.2萬座，對應(yīng)的運(yùn)營市場規(guī)模將達(dá)2631億元，換電站設(shè)備市場則達(dá)到693億元。換電站建設(shè)、運(yùn)營、換電設(shè)備2021-2025年的復(fù)合增長率達(dá)80%-107%，換電模式在“十四五”期間將進(jìn)入高速增長期。
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近日，東風(fēng)乘用車公司與奧動新能源舉行戰(zhàn)略合作協(xié)議簽署儀式，雙方由此正式開啟圍繞換電模式的全方位合作。
圖片來源：東風(fēng)微信公眾號
東風(fēng)乘用車公司總經(jīng)理、黨委書記丁紹斌表示，經(jīng)過對換電市場的詳細(xì)調(diào)研，東風(fēng)乘用車充分肯定換電模式在營運(yùn)車市場的獨(dú)特優(yōu)勢，并通過與奧動新能源的充分溝通與交流，確定雙方聯(lián)手啟動換電戰(zhàn)略合作項目。
根據(jù)合作規(guī)劃，雙方首款合作換電車型——東風(fēng)風(fēng)神E70，預(yù)計于2021年6月完成首批量產(chǎn)。除了合作開發(fā)換電車型，雙方還計劃就營運(yùn)車市場換電模式推廣、車電分離模式推行等展開全面合作。
目前，奧動新能源在武漢已啟動城市換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)布局，2021年內(nèi)計劃建設(shè)10-15座換電站，為首批換電車型用戶保駕護(hù)航。未來3年，奧動新能源在武漢將啟動“三年百站”建設(shè)計劃，為3萬臺以上新能源車輛提供換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，達(dá)至在武漢實(shí)現(xiàn)城市換電網(wǎng)絡(luò)全覆蓋的目標(biāo)。
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展開 4月15日，中國石化官方宣布，已與蔚來汽車簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將攜手共建充換電基礎(chǔ)設(shè)施，并在新材料及智能電動汽車、電池租用服務(wù)（BaaS）、車輛采購和休閑消費(fèi)場景建設(shè)等方面展開全方位合作。
圖片來源：蔚來
戰(zhàn)略協(xié)議簽約當(dāng)天，蔚來與中國石化合作的首個蔚來換電站——中石化朝英站正式落成，該換電站是全球首座蔚來第二代換電站，這標(biāo)志著蔚來第二代換電站建設(shè)全面開啟。
蔚來汽車稱，其第二代換電站是全球首個量產(chǎn)實(shí)現(xiàn)車輛自動泊入的換電站，是由軟件定義的端云結(jié)合的智能換電系統(tǒng)。蔚來第二代換電站全站共布置了239個傳感器、4大云端系統(tǒng)，在科技加持下，用戶無需下車，在車內(nèi)即可一鍵啟動自助換電。
圖片來源：中國石化
第二代換電站每天可提供最多312次換電服務(wù)，相較第一代換電站有效提升了換電效率。蔚來汽車創(chuàng)始人李斌稱，加上與中國石化合作的首座換電站，目前蔚來在全國換電站數(shù)量已有201座。
事實(shí)上，蔚來與中國石化的“牽手”早已有征兆，據(jù)中國石化官方消息，今年2月，中國石化集團(tuán)公司董事長張玉卓在總部會見了蔚來汽車創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官李斌一行，就電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢、充電換電設(shè)施建設(shè)、高端合成材料等方面進(jìn)行了交流探討。雙方表示，未來將進(jìn)一步加強(qiáng)溝通，充分發(fā)揮各自技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，展開更加廣泛的戰(zhàn)略合作。而此次戰(zhàn)略簽約，是蔚來與中國石化合作的進(jìn)一步落地。
與蔚來汽車合作對中國石化來說也具有重要的戰(zhàn)略意義。
展開 同時，據(jù)了解，該標(biāo)準(zhǔn)將于2021年11月1日起開始實(shí)施，適用于可換電的M1類純電動汽車，并將整車、換電系統(tǒng)、換電電池包、換電機(jī)構(gòu)、換電接口等關(guān)鍵要素作為研究對象，分析換電過程及車輛行駛過程中潛在的失效模式，確定換電車輛的一般安全要求、整車安全要求及系統(tǒng)部件安全要求，并提出相應(yīng)的試驗(yàn)檢測方法。其中，安全要求分為行駛極端工況+換電極端工況。
通過分析不同技術(shù)方案、車輛實(shí)際運(yùn)行場景及運(yùn)行數(shù)據(jù)，分別規(guī)定了5,000次（卡扣式）和1,500次（螺栓式）的最低換電次數(shù)要求。以確保用戶，在車輛設(shè)計使用壽命內(nèi)換電時的機(jī)械安全。在高壓安全方面，標(biāo)準(zhǔn)明確要求換電系統(tǒng)的直流電路絕緣電阻應(yīng)大于100Ω/V，交流電路絕緣電阻應(yīng)大于500Ω/V。
可以說，作為首份關(guān)于換電模式的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《電動汽車換電安全要求》的出臺，更加完善了所有后來車企的準(zhǔn)入門檻，并且對于用戶在使用過程中的安全性，以及換電站的耐久性、可靠性，作出了最大程度的保障與規(guī)定。
而在有了相應(yīng)的“玩法”后，向整個新能源市場注入一針“強(qiáng)心劑”，成為了頗為重要的舉措。所以就在幾乎同一時間，財政部、工信部、科技部、國家發(fā)改委四部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于完善新能源汽車推廣應(yīng)用財政補(bǔ)貼政策的通知》。
其中，著重指出，支持“車電分離”等新型商業(yè)模式的發(fā)展，要鼓勵充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并加快充換電設(shè)施互聯(lián)互通。截至目前，根據(jù)國家相關(guān)部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)運(yùn)行中的換電式私人乘用車在9萬輛以上，可換電的出租車也超過了2.5萬輛，換電車輛在市場上的推廣應(yīng)用已初具規(guī)模。
展開 圖3 重卡換電示意圖
從分解來看，電池的存儲充電倉，一般采用就地充電的方案。在環(huán)境惡劣情況下，也可以把后面的整套存儲充電倉裝在車上運(yùn)輸，在特殊區(qū)域進(jìn)行配件。這個里面核心部件就是換電機(jī)器人——對電池搬運(yùn)設(shè)備，可以從側(cè)面抓取（通過激光雷達(dá)或者機(jī)器視覺進(jìn)行精準(zhǔn)定位），甚至是吊頂頂上抓取（定位平臺）。換電的車載系統(tǒng)一般是由一個車載的換電底座跟車固定在一起，有一個可更換的換電式電池系統(tǒng)總成，在車和換電站之間進(jìn)行流轉(zhuǎn)。
圖4 換電裝置概覽
Part2 寧德時代的標(biāo)準(zhǔn)換電電池
這個工作，其實(shí)寧德時代和國家電投做了不少事情。
國家電投旗下的玖行能源公司提供整套換電機(jī)構(gòu)，玖行能源也可建設(shè)換電站。在純電重卡的車輛底盤上安裝了對接換電電池包的底座，底座上安裝兩個充電連接器和放電連接器，在電池包上也有相對應(yīng)的插接器，由于換電過程中會頻繁的插拔，對充電連接器和放電連接器的可靠性和耐久性要求相當(dāng)?shù)母撸灏未螖?shù)要求也是極高的。
圖5 重卡標(biāo)準(zhǔn)電池包
這個電池包設(shè)計的方案，是并聯(lián)擴(kuò)展的方案，從282kWh最大擴(kuò)展到350kWh。我的理解，在做乘用車換電的同時，重卡換電和標(biāo)準(zhǔn)電池方案已經(jīng)跑了一段時間了。
圖6 換電重卡的換電連接器部分
小結(jié)：我在想就換電連接器和充換電之間的差異，可以測算下總體的容量，隨著換電作為一種方案嘗試在各個領(lǐng)域推廣，需求還是在有序增長的。
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換電的最新內(nèi)容
傳統(tǒng)人工換電或接觸式充電，不僅削弱了無人化巡檢的價值，更在防爆、防潮等特殊場景中埋下安全隱患。魯渝能源作為工業(yè)級無線充電技術(shù)提供商，推出180W~6000W全功率無線充電解決方案，為輪式巡檢機(jī)器人和吊軌（懸掛）巡檢機(jī)器人提供“隨到隨充、無感續(xù)航”的能量保障，讓工業(yè)哨兵真正實(shí)現(xiàn)7×24小時堅守崗位。
展出范圍：
工業(yè)機(jī)器人智能裝備 · 冶金鑄造及金屬加工
工業(yè)機(jī)械設(shè)備零部件 · 五金工具及機(jī)電產(chǎn)品
傳動控制及軸承彈簧 · 電機(jī)變壓器線纜線圈
制冷暖通及泵閥管道 · 磨料磨具及磨削技術(shù)
儀器儀表及測量技術(shù) · 印包橡塑及物流倉儲
電力新能源電池儲能 · 電動車及充換電技術(shù)
工業(yè)環(huán)保清潔及勞保 · 新材料/3D打印增材
徹底取代拖纜和蓄電池換電，消除拖纜磨損、高空換電兩大安全隱患。</p><p>5、<strong>塔吊吊鉤可視化系統(tǒng)無線充電方案</strong>：滿足住建部強(qiáng)制規(guī)定，為塔吊吊鉤攝像頭等設(shè)備無線供電，解決旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)繞線問題。</p><p>6、<strong>光伏清掃機(jī)器人無線充電方案</strong>：應(yīng)用于屋頂或地面光伏電站的自動清掃機(jī)器人，支持電網(wǎng)和離網(wǎng)兩種模式，適應(yīng)戶外高溫、粉塵環(huán)境。
從拖纜的磨損風(fēng)險到蓄電池的高空換電隱患，傳統(tǒng)方案的本質(zhì)問題在于：它們把“供電”這件事變成了一項需要不斷人工干預(yù)的作業(yè)。
魯渝能源提供的是一條不同的路徑——將供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為無需人工干預(yù)的自動化設(shè)備。利用罐籠自然存在的停靠窗口期，實(shí)現(xiàn)無線充電的“停靠即充、隨行隨用”，既是對傳統(tǒng)充電方式的技術(shù)替代，更是對井下作業(yè)模式的重構(gòu)。
項目測算顯示，與傳統(tǒng)換電模式相比，該系統(tǒng)幫助該倉整體分揀效率提升了約18%，并節(jié)省了巨大的備用電池購置與充電房建設(shè)成本。
在物流效率競爭已進(jìn)入“秒”級時代的今天，任何不必要的停頓都是成本的浪費(fèi)。魯渝能源的無線充電解決方案，猶如為智能物流中心注入了“隱形”的持續(xù)動能，讓AGV的每一次移動都創(chuàng)造價值。
政企合作模式下的大型智慧港口項目范例等；
智慧運(yùn)營與信息化：港口“智慧大腦”、數(shù)字李生平臺、物聯(lián)網(wǎng)與人工智能調(diào)度系統(tǒng)；碼頭操作系統(tǒng)（TOS）、設(shè)備智能調(diào)度系統(tǒng)、智能閘口等；內(nèi)陸港與海港的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通平臺多式聯(lián)運(yùn)裝備與技術(shù)應(yīng)用相關(guān)技術(shù)設(shè)備等；
港口自動化、機(jī)械及配套：自動化岸橋、軌道吊、無人水平運(yùn)輸設(shè)備，（AGV、無人集卡）等自動化核心設(shè)備；大型裝卸機(jī)械、智能流動機(jī)械、關(guān)鍵零部件、充換電設(shè)施等重型機(jī)械與配套設(shè)備
但傳統(tǒng)的接觸式充電或換電模式，已成為制約其發(fā)揮最大潛能的“最后一公里”難題。產(chǎn)線節(jié)奏因充電而打斷，換電站占用寶貴的地面空間，且機(jī)械觸點(diǎn)的磨損與火花風(fēng)險，在軍工、醫(yī)療制藥等對潔凈、安全有嚴(yán)苛要求的場景中是不可接受的。
魯渝能源公司推出的工業(yè)機(jī)器人無線充電系統(tǒng)，正是為破解這一柔性制造瓶頸而生。我們致力于讓每一臺AGV/AMR都成為7x24小時不間斷工作的“永動”單元。
傳統(tǒng)的巡檢機(jī)器人多采用“工作回巢手動充電”或“換電”模式。這一過程意味著巡檢任務(wù)必須暫停，不僅大幅降低了設(shè)備的工作效率和在線率，在需要24小時不間斷監(jiān)控的場合，更可能因數(shù)據(jù)采集的空白期而埋下安全隱患。同時，頻繁的插拔充電或電池更換，易導(dǎo)致接口磨損、火花風(fēng)險，且在粉塵、潮濕等惡劣工業(yè)環(huán)境下，裸露的電氣觸點(diǎn)本身就是巨大的安全威脅。
然而，為其供電的傳統(tǒng)滑觸線或換電模式，正逐漸成為物流效率提升的“隱形天花板”。滑觸線存在覆蓋盲區(qū)、維護(hù)成本高的問題，而換電則需中斷作業(yè)，占用寶貴時間。魯渝能源推出的四向穿梭車專用無線充電方案，正以其“無感化”的能量供給，引領(lǐng)倉儲物流進(jìn)入更高階的自動化階段。
傳統(tǒng)供電模式的效率瓶頸與安全隱憂
四向穿梭車的工作特性是高頻次、短距離的往復(fù)運(yùn)動。
無論是巡檢、測繪還是安防，頻繁的起降換電不僅大幅降低了作業(yè)效率，更增加了人力成本和操作風(fēng)險。魯渝能源公司直面這一行業(yè)核心痛點(diǎn)，推出了專為工業(yè)場景打造的無人機(jī)無線充電模組。
揭秘模組內(nèi)核：專業(yè)級的技術(shù)架構(gòu)
我們的無人機(jī)無線充電模組，是一個高度集成化的解決方案。它由地面充電平臺（發(fā)射端） 和機(jī)載接收端模組兩部分組成。
1. 高效能量傳輸：基于磁共振原理，實(shí)現(xiàn)了在較大氣隙下的高效電能傳輸。
