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1.前面的话
随着世界各国全面禁止燃油汽车时间表的发布。今天电动车对你来说不再是一个陌生的词。我们身边已经出现了很多电动车，比如特斯拉纯电动车，比亚迪混合电动车，这些都是大家耳熟能详的名字。但不是大多数人和通勤车辆的选择。为什么？只是充电慢，离充满不远，充电的地方少。其实说起来，按照现在的充电技术和电池技术，不是一步到位就能实现的，也不能满足现在的需求。按照现在的技术，能不能解决现在对电动车的需求？答案是肯定的。其实欧洲和日本的公司早在10年前就有描述，就是电池更换快的电动车。最早提出这一想法的欧洲和日本公司，最初的意图是通过快速更换电池来实现快速的能量补充。但由于电池必须放在符合配重合理要求的车身内，不能放在前端和后端，只能放在车身中间，只能放在座椅和地板下面。在这个位置，除非重新设计车身结构，否则很难实现电池模块的快速更换。这样就要更新全套模具，重建生产线，不需要投资几个亿，3。就算有原型车，也要配一个出租电池，对电池质量全面负责的充电站。因此，为了快速更换小型电动汽车中的电池，需要设计包括充电站的技术条件和操作方法在内的系统，这是汽车制造商无法企及的。更重要的是，汽车厂商只提供不带电池的裸车，成为电动车的配角，难度很大。这种结果是汽车巨头不愿意看到的。所以国外公司提出换电池的想法后，根本就没有进行下去，小汽车换电池的方案搁浅了。来自世界各地的大公司又回到了老路上，各干各的，试图在不改变商业模式的情况下，制造出可以直接替代燃油车的电动车。但可以肯定的说，目前汽车巨头坚持的技术路线都是打算拿政府补贴的游戏！不走更换电池的技术路线，注定是死路一条！更换电池型电动汽车是目前电动汽车的正确道路。2.当前电动汽车的局限性
2.1电动汽车的现状
市面上流行的电动汽车有两种：第一种纯电动汽车，主要代表是特斯拉S型；第二种是混合动力汽车，主要以比亚迪的秦为代表。既然是典型代表，我就简单介绍一下。
特斯拉S型中大型车采用纯电池驱动，最大电机功率525 HP，电池质量500kg，整车重量2108kg，最大续航里程480 km，电池快充4.5小时慢充10.5小时，售价70-130万。
比亚迪秦紧凑型轿车，1.5T汽油机，154马力电机，电池重量160kg，整车重量1720kg，电池最大续航里程80km，电池快充1.2小时慢充6小时，售价18-26万。
从上面可以看出现在电动车的主要问题：第一次充电时间问题最早需要1.2小时，正常情况下需要8-10小时；第二个续航里程问题，高达480公里；第三节电池占比很大。围绕这些问题，我们分析了当前电动汽车的局限性。
2.1.1不更换电池，充电永远是个难题。
有三种充电方式与不更换电池的车型相匹配，一种是充电站，另一种是刷卡充电桩，一般可以设置在城市社区和停车位，第三种是任何民用电器插座。民用电器插座不仅涉及电费的充电，而且充电时间长，最快也要一个多小时，不可能成为主流充电方式。但车位设置充电桩时，几乎所有车辆下班后都是同时充电。电动汽车一旦拥有量达到一定规模，就会产生谐波，对城市电网造成破坏性影响。然而，充电站对车辆的服务必须在短时间内完成。虽然各国都在研究快速充电的方法并已成功试验，但快速充电对电池的损害无法消除，以牺牲电池寿命为代价来完成快速充电是不划算的。
2.1.2单动力模式航次是不采用动力交换模式，现有技术无法解决的问题。纯电动汽车最长续航480公里，但电池质量已经到了500kg，其他带电池的保护装置重量已经超过700kg。如果想跑得更远，电池的质量会更大，车身的整体质量会大大提高，远远超过人们对汽车本身质量的要求。如上所述，特斯拉S型只需要480公里的电池容量，使得车身重量达到2000多公斤，比现在市面上的大型豪车还要重。如果是短途旅行或者只在小区域来回，还是可以满足的，但是如果用于频繁跑步和长途旅行，电池充满电需要几个小时，没人能等，充电的地方也不是到处都是。充电桩、充电站等。是必需的。现阶段，在这些充电方式不普及、普及困难的情况下，不可更换电池的电动车只能成为部分公子小姐的玩物，尚不理想推广
2.1.3不采用换电方式，电池寿命达不到理想目标。
锂离子电池厂商提供的数据显示，磷酸铁锂电池的循环寿命可达5000次以上，按2000次设定出厂标准完全可以实现。但如果将100个以上的电池模块分组，在人工维护的情况下，使用寿命只能达到1500次。如果电池每次充电可以行驶200公里，电池的里程寿命可以达到30万公里。这对于电动车用户来说是完全可以接受的。但如果没有人工维护，用盲目充电的方式来供应电能，电池组的循环寿命会急剧下降到200次左右，甚至充电几十次就损坏电池组。这对电动车来说是很可怕的事情。因此，国内外汽车厂商都在试图从电池质量和电池管理方面解决电池寿命问题。但提高电池出厂质量和一致性并不能从根本上延长电池寿命，因为出厂质量和一致性再好，在使用和充电过程中也会出现随机的个体差异，最终导致电池组过早损坏。如果把电池管理系统细化到监控每一个单体电池，其成本会和电池差不多，也就是说原本昂贵的电池成本翻了一番。而且高性能的电池管理系统本身消耗了15~20%的能量，意味着电池续航里程已经损失了20%。这个不算，就算装了高性能的电池管理系统，也不可能把电池寿命提高到1000倍以上。所以可以说，虽然可以通过提高电池质量、优化电池管理来限制电池组的使用寿命，但不可能通过这种方式让电动汽车在综合成本上比燃油汽车有竞争优势，而且这种技术路线永远依赖政府补贴。2.1.4由于采用了不变模式，混合动力电动汽车大大增加了车辆成本。
国外汽车巨头专注于以电池为补充的混合动力电动汽车和增程式电动汽车，采用小型电池承担辅助功能，从而弱化了电池的作用。但由于混合动力汽车的二元切换结构复杂，混合动力汽车的成本永远无法降低到燃油汽车的水平，其节油性非常有限，绝对不可能成为电动汽车商业化的主流模式。比如比亚迪秦，小型车，售价20多万，体重1700kg。由此可见，它可以节约燃料，但节约使用成本。更别说以豪车的价格开紧凑型车了。这个性价比能在市场上站稳脚跟吗？
1.本发明可以解决现有电动车的问题
可更换电池电动车基本依靠成熟的技术，不存在难以突破的技术瓶颈。然而，为了使这一技术路线商业化，仍然存在一些常规技术问题和运行模式问题需要解决。首先要解决的问题是如何更换电池，电池安装在哪里，如何快速更换电池。其次，如何统一电池的标准，充电站的运行方式和充电标准。最后是电动车普及后的电池损坏处理和环保节能。
3.1可更换电池的电动车如何实现合理的电池重量，快速更换电池？
纯电动汽车通常使用能量密度高、安全性好的磷酸铁锂电池。在目前的技术条件下，没有性能价格比优越的电池材料可以替代磷酸铁锂。在不显著增加成本的情况下，发明新的电池材料来进一步提高能量密度是没有希望的。在这个前提下，能行驶150公里以上的纯电动车，电池盒重量会超过200公斤。为了合理配重，电池盒不能安装在车辆的前后端，只能安装在车辆中间乘员座椅的下方，难以快速更换电池。有三种选择：如果电池是从上到下加载的，乘员离开座椅、抬起座椅非常不方便。如果电池盒是自下而上安装的，必须设计非常牢固的固定系统，防止电池盒在高速行驶和剧烈颠簸时松动。一般来说，电池盒的牢固安装和快速更换是冲突的，因此很难找到解决这两个问题的方法。从侧面装载电池盒，虽然可以同时实现牢固性和快速装卸，但是车身面板和车架的所有模具都需要更新，甚至生产线都需要大幅调整。原型车没有几个亿的投资是无法生产的，原型车也不一定能定型。不管是鸡生蛋还是蛋生鸡，都存在难产的问题。因此，快速装卸电池虽然只是一个常规的技术问题，但解决起来还是相当困难的。这就是世界上没有快速更换电池的纯电动汽车的原因。但是随着技术的发展，我们可以从特斯拉s型的电池配置和电池管理中找到灵感，如图3.1所示，电池安装在底盘中间，不仅可以使汽车前后比重均匀，还可以降低重心，使汽车更加稳定。电池盒或电池后盖可以像底盘装甲一样直接栅锁在汽车两侧横梁上，更换电池可以像公交车维修站一样开到平台上，直接用升降架更换。这个问题对于专业充电站来说很容易解决。而且，当电池安装在底盘上时，还可以像飞机弹射舱一样在电池着火时弹射电池，车身可以向前冲，迅速脱离电池，防止汽车自燃。
图3.1
3.2如何统一标准，冻结可更换电池电动车的商业模式？
我们想象一下，在快速更换电池的商业模式下，车主购买无电池或主电池的裸车，充电站为车主提供电池租赁服务。一般情况下，为100辆车提供服务，周转需要2倍的电池，充电运营商作为电池租赁商，将拥有全部电池，这意味着充电运营商将承担电池租赁、充电服务和电池维护三项负担。谁能担当这个角色？汽车厂商不可能把电池的所有责任都揽到自己手里。虽然电池厂商可以承担这个角色，但是在商业运营中，只有充电运营商才能专业独立运营，才能培养高效的团队和商业品牌。收费运营商成为自己人是必然的。电池标准呢？这个不能忽视不是吗？你的车电池是这样的，我的车也是这样。以及如何充电，根据换过的电池数量还是根据实际充电情况？围绕以上问题，我也会利用其他行业现有的商业模式。如果瓶装燃气的商业模式不是供我们参考的话，那么我们可以把现有的所有加油站改造成汽车电池充电供应商，所有更换下来的电池都会根据电池电量进行充电，因为车上所有的仪表都有电量显示，充电器也有电量表。高压线直接到充电站，充电站设置大型充电柜，电池由国家配送回收，或者委托电池厂按资质规定进行生产配送和售后电池处理。电池维护也是充电站的责任，由保险公司承保。就这样，加油站的工人也安置好了，加油站的接线工作也接上了。对于电池标准，可以参考特斯拉的电池块、电池砖、电池组模块模式。不管你的车是什么电池盒，我都给你一个电池模块。该模块的电流、电压、大小、形状、接口统一，不可更改。这样就解决了以上问题。
3.3可更换电池的电动车如何实现节能环保？人民网北京4月18日电(记者张宇)据公安部交通管理局统计，截至2017年3月底，我国机动车数量首次突破3亿辆，其中汽车2亿辆。看到这个数据，大家想想。如果换成两亿的电动车，如果算一下每辆车有两节可更换电池，那么车内的电池数量就是4亿。如果算电池寿命5年，一年能处理多少节电池？这种电池如果不经过国家处理，环境污染有多严重？旧家电的混乱和污染已经成为全社会关注的热点话题。还有汽车电池污染吗？但如果电池是可更换的，电池由充电站管理，由国家回收的问题就好办了，不会由修理厂随意处理。关于用电，我们都知道，我们的用电量是有峰有谷的。在工业用电中，夜间用电是最便宜的。为什么？晚上没人用。发电机一直在发电。不使用就是浪费。一些精英使用泵送能量的方法来节省电能。那么，两亿多辆电动汽车加入了用电行列，会对电力行业产生什么影响？这个要算。现在特斯拉S型跑480公里的电池容量是80度。如果4亿块电池充满电，将消耗4 * 80=320亿度。是什么概念？国家能源局1月16日公布的数据显示，2016年全社会用电量为59198亿千瓦时，日用电量为59198 * 365=162.2亿千瓦时。看了这个数据就可以知道2016年用电量2天才能充满4亿块电池(大家不要喷，这是理论假设，你可以说不是每辆车都要充电)。如果他们一起充电，就结束了。全国电力不足。这种高峰时段充电电动车的无序拥挤也是国家电网的压力。但如果是可更换电池的电动车，那么它的电池充电是由充电站完成的，因此可控性强。在经济大棒的指挥下，他们在用电量低的时候就会充电，甚至这些充电站都成了电能储存库，也起到了调节国家电网，减少电能浪费的作用。
2.结论可更换电池电动汽车是电动汽车发展的正确方向
从上面的讨论可以看出，电动汽车时代即将到来，其目前的发展方向是可更换电池的发展方向。那为什么还要分析讨论呢？除了它是我们未来旅行的一种交通工具之外，你也在其中找到商机吗？个人或企业未来应该布局在哪里？在电池加工制造方面？充电站服务？还是汽车生产？汽车系统控制？这些都在等你去选择，去布局。
参考
[1]杨鹏。电动汽车现状及应用问题[N] .《青年与社会》第16期，2015
[2]张宇。全国车辆保有量[N]。人民日报在线北京2017-04-18。
[3]杨洋。根据国家能源局1月16日披露的数据【N】。2016年，全社会用电量59198亿千瓦时[N]。论文，2017-01-17
[4]刘琦特斯拉S型底盘深度解读[N]。腾讯数字，2015年8月20日
[5]刘伟。汉字不同视觉识别方法的理论与实证研究[D]。北京：北京师范大学心理学系，1998.25-26
[6]曹科技。特斯拉电池管理系统[N]。新能源汽车网络，2017-02-03
马亚军。谈比亚迪电动车技术[D]。南阳理工学院，2015年5月29日
[8]郭德英。纯电动汽车可以采用电池更换模式吗[N]。搜狐科技，2016-0809
作者：方日期：2017年9月12日
