隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)和新能源商用車市場(chǎng)的快速擴(kuò)張，換電模式因其“快補(bǔ)能、長(zhǎng)續(xù)航”的優(yōu)勢(shì)成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。2021年4月，工業(yè)和信息化部正式啟動(dòng)新能源汽車換電模式應(yīng)用試點(diǎn)工作，國(guó)內(nèi)諸多重點(diǎn)城市相繼出臺(tái)支持政策，整車及動(dòng)力電池企業(yè)紛紛布局換電版產(chǎn)品，換電技術(shù)路線迅速?gòu)某擞密嚁U(kuò)展到商用車領(lǐng)域。商用車因工況多樣、續(xù)航需求高、運(yùn)營(yíng)節(jié)奏緊湊，對(duì)換電系統(tǒng)的安全性及可靠性提出了更高要求。為規(guī)范行業(yè)發(fā)展，國(guó)家出臺(tái)了《電動(dòng)商用車換電安全要求》，旨在通過(guò)系統(tǒng)的安全技術(shù)規(guī)范，保障換電商用車的可靠運(yùn)行和乘員安全。本文將依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)資料，深入解析電動(dòng)商用車換電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與發(fā)展態(tài)勢(shì)，介紹其安全性規(guī)范要求與核心技術(shù)要點(diǎn)，為行業(yè)提供參考。

一、換電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

電動(dòng)商用車換電模式通過(guò)快速更換整包動(dòng)力電池，實(shí)現(xiàn)“5分鐘級(jí)”續(xù)航補(bǔ)給。與傳統(tǒng)充電樁補(bǔ)電相比，換電具備以下顯著優(yōu)勢(shì)：極大縮短停運(yùn)時(shí)間，有效提升運(yùn)營(yíng)效率。對(duì)于物流運(yùn)輸、環(huán)衛(wèi)作業(yè)、礦場(chǎng)和碼頭等高強(qiáng)度使用場(chǎng)景，車輛可在5 min內(nèi)完成電池置換，避免因長(zhǎng)時(shí)間充電造成的運(yùn)力損失；電池資產(chǎn)與車輛分離，推動(dòng)“車電分離”商業(yè)模式落地，降低購(gòu)車成本，延長(zhǎng)電池使用壽命；換電站可集中管理電池，實(shí)現(xiàn)電池生命周期全程監(jiān)控及統(tǒng)一維護(hù)，提升管理效率和安全水平；標(biāo)準(zhǔn)化換電接口與模塊化電池設(shè)計(jì)，為不同品牌、不同電量電池系統(tǒng)的互換提供基礎(chǔ)支撐，助力產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。綜上，換電技術(shù)憑借高效、靈活與規(guī)?；瘍?yōu)勢(shì)，正逐步成為商用車新能源轉(zhuǎn)型的重要突破口。

圖 1  后背式車載換電系統(tǒng)示意圖

二、發(fā)展態(tài)勢(shì)與背景

自2013年起，國(guó)內(nèi)就開(kāi)始關(guān)注換電模式車輛的發(fā)展。2019年國(guó)務(wù)院文件明確提出推廣新能源汽車電池租賃等車電分離方式，使得換電技術(shù)進(jìn)一步升溫。據(jù)《電動(dòng)商用車換電安全要求》編制說(shuō)明，2021年4月啟動(dòng)的換電模式應(yīng)用試點(diǎn)工作，標(biāo)志著國(guó)家層面對(duì)換電技術(shù)的全面推廣和政策支持 。截至2025年上半年，國(guó)內(nèi)已有十余家大型整車及換電裝備企業(yè)參與換電模式試點(diǎn)，換電站數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)。商用車方面，以資源運(yùn)輸、環(huán)衛(wèi)、快遞物流等工況為主的換電車輛增速迅猛，如今國(guó)內(nèi)新能源重卡滲透率將超過(guò)20%，其中換電重卡占比70%以上。

三、換電安全標(biāo)準(zhǔn)體系概述

《電動(dòng)商用車換電安全要求》分為整車要求與系統(tǒng)要求2大部分。

1.整車要求方面，主要包含通用要求、防水要求

通用要求。整車外廓尺寸必須符合GB 1589，防止因尺寸超限導(dǎo)致限高限寬碰撞；當(dāng)電池包頂部高于駕駛室頂部時(shí)，需設(shè)置防護(hù)裝置；車輛應(yīng)具備鎖止裝置狀態(tài)、接口連接及溫度監(jiān)測(cè)功能，未鎖止或溫度異常時(shí)應(yīng)通過(guò)聲光信號(hào)并觸發(fā)限速或禁止行駛保護(hù)措施。換電動(dòng)作涉及高壓電與重載機(jī)械裝置，鎖止機(jī)構(gòu)必須在無(wú)電源且斷氣狀態(tài)下鎖止或緊急手動(dòng)解鎖；車輛需具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鎖止?fàn)顟B(tài)和接口結(jié)合狀態(tài)的能力，當(dāng)出現(xiàn)未鎖止或接口松脫時(shí)，通過(guò)儀表盤聲光報(bào)警并觸發(fā)限速或禁止行駛。

圖 2  車輛與限高欄碰撞事故案例

防水要求。底盤式換電車輛需分別進(jìn)行模擬涉水（500 mm深）與模擬清洗試驗(yàn)；后背式換電車輛進(jìn)行高壓清洗模擬；試驗(yàn)后車輛應(yīng)滿足GB 18384對(duì)絕緣和密封的防護(hù)等級(jí)要求。

圖3  換電車輛鎖止裝置不合格導(dǎo)致電池掉落

圖4   換電車輛涉水測(cè)試

2.系統(tǒng)要求方面，主要包含機(jī)電強(qiáng)度、震動(dòng)可靠性、換電操作耐久等

機(jī)電強(qiáng)度。借鑒GB 19239-2022和GB/T 26990-2023對(duì)燃?xì)庀到y(tǒng)和氫氣系統(tǒng)的機(jī)械強(qiáng)度考核方法，對(duì)后背式與底盤式換電系統(tǒng)分別制定靜態(tài)（相對(duì)位移≤8 mm）和動(dòng)態(tài)（X/Y/Z方向沖擊）試驗(yàn)要求。

圖5   振動(dòng)測(cè)試臺(tái)架安裝示意圖

振動(dòng)可靠性。基于試驗(yàn)場(chǎng)路譜采集及ISO 19453-3等效疲勞強(qiáng)化理論，以平均值PSD譜為后背式最終振動(dòng)條件、最大包絡(luò)譜為底盤式條件，進(jìn)行12 h隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)；試驗(yàn)后電氣接口需滿足耐電壓、絕緣電阻（≥100 MΩ）、IPX7/IPX9防護(hù)等級(jí)及溫升≤55 K等要求。

圖6   底盤式換電系統(tǒng)振動(dòng)試驗(yàn)

換電操作耐久。換電機(jī)構(gòu)及電氣/冷卻接口需滿足不低于1萬(wàn)次的鎖止/釋放循環(huán)試驗(yàn)，期間車輛必須處于有效駐車狀態(tài)，操作時(shí)無(wú)高壓泄露或功能失效；試驗(yàn)后接口性能指標(biāo)同振動(dòng)試驗(yàn)。

圖7   N2和 N3類底盤式換電車輛的車載換電系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)曲線與試驗(yàn)條件

四、結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)商用車換電模式作為新能源產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成，憑借其高效補(bǔ)能與車電分離特點(diǎn)，正加速融入各類商用場(chǎng)景。然而，由于工況復(fù)雜、動(dòng)力要求高，安全性規(guī)范必不可少。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)商用車換電安全要求》從整車外廓、防水、機(jī)械強(qiáng)度、電氣可靠性、振動(dòng)與耐久、熱管理等多維度，構(gòu)建了全面的安全測(cè)試與性能指標(biāo)體系，為行業(yè)發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)。未來(lái)，隨著標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施與迭代，將進(jìn)一步規(guī)范換電技術(shù)路線，助力商用車行業(yè)綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展。

作者:常青

一審:杜紅武/二審:王作函/三審:于晶

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