隨著“雙碳”目標的推進和新能源商用車市場的快速擴張，換電模式因其“快補能、長續(xù)航”的優(yōu)勢成為行業(yè)關(guān)注的焦點。2021年4月，工業(yè)和信息化部正式啟動新能源汽車換電模式應(yīng)用試點工作，國內(nèi)諸多重點城市相繼出臺支持政策，整車及動力電池企業(yè)紛紛布局換電版產(chǎn)品，換電技術(shù)路線迅速從乘用車擴展到商用車領(lǐng)域。商用車因工況多樣、續(xù)航需求高、運營節(jié)奏緊湊，對換電系統(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，國家出臺了《電動商用車換電安全要求》，旨在通過系統(tǒng)的安全技術(shù)規(guī)范，保障換電商用車的可靠運行和乘員安全。本文將依據(jù)該標準及相關(guān)資料，深入解析電動商用車換電技術(shù)的優(yōu)勢與發(fā)展態(tài)勢，介紹其安全性規(guī)范要求與核心技術(shù)要點，為行業(yè)提供參考。

一、換電技術(shù)的優(yōu)勢

電動商用車換電模式通過快速更換整包動力電池，實現(xiàn)“5分鐘級”續(xù)航補給。與傳統(tǒng)充電樁補電相比，換電具備以下顯著優(yōu)勢：極大縮短停運時間，有效提升運營效率。對于物流運輸、環(huán)衛(wèi)作業(yè)、礦場和碼頭等高強度使用場景，車輛可在5 min內(nèi)完成電池置換，避免因長時間充電造成的運力損失；電池資產(chǎn)與車輛分離，推動“車電分離”商業(yè)模式落地，降低購車成本，延長電池使用壽命；換電站可集中管理電池，實現(xiàn)電池生命周期全程監(jiān)控及統(tǒng)一維護，提升管理效率和安全水平；標準化換電接口與模塊化電池設(shè)計，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)模化優(yōu)勢，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)勢與背景

自2013年起，國內(nèi)就開始關(guān)注換電模式車輛的發(fā)展。2019年國務(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)進一步升溫。據(jù)《電動商用車換電安全要求》編制說明，2021年4月啟動的換電模式應(yīng)用試點工作，標志著國家層面對換電技術(shù)的全面推廣和政策支持 。截至2025年上半年，國內(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，換電站數(shù)量持續(xù)增長。商用車方面，以資源運輸、環(huán)衛(wèi)、快遞物流等工況為主的換電車輛增速迅猛，如今國內(nèi)新能源重卡滲透率將超過20%，其中換電重卡占比70%以上。

三、換電安全標準體系概述

《電動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，需設(shè)置防護裝置；車輛應(yīng)具備鎖止裝置狀態(tài)、接口連接及溫度監(jiān)測功能，未鎖止或溫度異常時應(yīng)通過聲光信號并觸發(fā)限速或禁止行駛保護措施。換電動作涉及高壓電與重載機械裝置，鎖止機構(gòu)必須在無電源且斷氣狀態(tài)下鎖止或緊急手動解鎖；車輛需具備實時監(jiān)測鎖止狀態(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，通過儀表盤聲光報警并觸發(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行模擬涉水（500 mm深）與模擬清洗試驗；后背式換電車輛進行高壓清洗模擬；試驗后車輛應(yīng)滿足GB 18384對絕緣和密封的防護等級要求。

圖3  換電車輛鎖止裝置不合格導(dǎo)致電池掉落

圖4   換電車輛涉水測試

2.系統(tǒng)要求方面，主要包含機電強度、震動可靠性、換電操作耐久等

機電強度。借鑒GB 19239-2022和GB/T 26990-2023對燃氣系統(tǒng)和氫氣系統(tǒng)的機械強度考核方法，對后背式與底盤式換電系統(tǒng)分別制定靜態(tài)（相對位移≤8 mm）和動態(tài)（X/Y/Z方向沖擊）試驗要求。

圖5   振動測試臺架安裝示意圖

振動可靠性。基于試驗場路譜采集及ISO 19453-3等效疲勞強化理論，以平均值PSD譜為后背式最終振動條件、最大包絡(luò)譜為底盤式條件，進行12 h隨機振動試驗；試驗后電氣接口需滿足耐電壓、絕緣電阻（≥100 MΩ）、IPX7/IPX9防護等級及溫升≤55 K等要求。

圖6   底盤式換電系統(tǒng)振動試驗

換電操作耐久。換電機構(gòu)及電氣/冷卻接口需滿足不低于1萬次的鎖止/釋放循環(huán)試驗，期間車輛必須處于有效駐車狀態(tài)，操作時無高壓泄露或功能失效；試驗后接口性能指標同振動試驗。

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

四、結(jié)語

電動商用車換電模式作為新能源產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成，憑借其高效補能與車電分離特點，正加速融入各類商用場景。然而，由于工況復(fù)雜、動力要求高，安全性規(guī)范必不可少。國家標準《電動商用車換電安全要求》從整車外廓、防水、機械強度、電氣可靠性、振動與耐久、熱管理等多維度，構(gòu)建了全面的安全測試與性能指標體系，為行業(yè)發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)。未來，隨著標準的實施與迭代，將進一步規(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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