这个问题的答案,目前来说,理论可行,但是短期内不太可能大规模实现,具体原因,慢慢道来...
从正常的思维出发,汽车想要行驶起来,需要有动力源。
传统车的动力源,是汽油。而承载汽油的,是油箱,传统汽车的续航里程,取决于油箱的大小和能量转化的效率。
而电动车的动力源,是电。而承载电能的,是电池,电动车的续航里程,取决于电池的大小(容量而非体积)和能耗水平。
那么,有没有场景可以实现题主所说的可插拔电池呢?
答案是,有是有,但是,是有一定的前提条件的。
有这样两种情况,是可以实现题目中所描述的拔插电池的。
第一种情况,车辆是换包配置的。
如果车辆在设计之初,就是把电池包可更换的形式的,那么通常是可以实现电池的更换。
这种换包的设计,最初出现在了某些电动出租车的设计上,为了提高运营能力,不少电动出租车采用换包结构设计,没电了,换一块满电的电池,继续跑…换下来的电池在充电站继续充电…拉人越货充电三不误...
当然了,这种电池包的外形,结构,重量等,都是完全一样,而且归属人都是一家单位,不会存在新旧包更换后客户抱怨的问题。
如果将换包的结构使用在私人用户车辆上,那么,问题就来了,假如给我换了一块别人用过的有瑕疵的电池包,怎么办?换了电池包之后,出现故障,是算大修车处理吗?车辆配置发生变更,万一年检过不了怎么办?万一以后卖二手车,我换了n次电池,给我算n手车怎么办?(惊悚……)等等一系列可能存在的问题和风险,该怎么办?
所以说,针对私人用户,更换电池包这种事,真的不是那么容易的…
回到题主所说,将电动车设计成可插拔更换电池的设计,随着整个新能源汽车和动力电池行业的发展,是完全可以实现的。但是需要考量这样一些前提或者条件
结构性
车企设计的可更换的电池包在外观,结构,装配上,要实现一致,可替换。这就要求能够更换电池的车型必须是在同一款车或者同一厂家的车型上进行互换,不同品牌的汽车的电池,从厂家结构设计上就存在差异,不可能实现互换;
安全性
厂家针对新更换电池包做了充分的匹配和验证。既然更换了新的电池包,如果更换内部电芯种类或者不同电量的电池包,可能由于整车的重量变化,有不少整车试验都需要重新进行,甚至需要重新上公告;
合法性
按照当前的法律相关要求,某一款车如果是换电池配置的,那么,在车辆实际上路行驶时的配置应当保持和公告的配置数据保持一致,这样才能在法律层面保证该车辆的合法性,而非改装车或者组装车;
兼容性
更换新的电池包后,必然会导致控制器的软件进行变化,尤其是可能有容量变化的电池包,必然会涉及BMS的软件变化,影响到的整车功能包括上下电,充电,空调等等,这些软件方面的匹配,是需要大量的验证和测试,才可以实现的。而且根据新电池包的状态,电量,需要重新计算车辆的续航里程等,都需要重新做匹配。
所以,综上几点,目前各大企业都很少有采用换电池包的方式,作为私人用车的。
如果同款电池包更换在同一款车上,可能导致客户更换到不满意的电池包,有风险!
如果是非同款电池包更换在同一款车上(外观一致,但是电芯种类,重量,电量等不一样),对于企业来说,大量的试验验证,软件开发测试,甚至上公告,周期上来说短则数月,长则一两年,成本太高。
如果同款电池包更换在不同款的车上…那实现起来更加不可能了。那么多款车,怎么可能都按照某一款电池包去设计车身……(捂脸)
而且,更换电池,得产生费用吧?那么厂家在定价的时候,定低了亏本,定高了没有客户来换电池(再加点钱又可以买新车了哦……)
所以这也就导致,很多厂家更愿意重新开发一个项目,设计新的电池包来提高续航里程,以降低研发成本,也不愿意通过在原来电池包结构上去挖掘空间增加电量或者设计一款车型。
简单的讲,从汽车设计和开发的原则来说,只有先设计车,再设计电池的。没有先设计电池,后设计车的。
反正目前没见过这么牛的电池供应商:我们就这款电池包,你们看着设计车吧……(手动滑稽)
所以,对于普通的厂家来说,换电池包配置方案,运用在私人用户车辆上,尤其是在不同厂家品牌之间更换,结论当然是“理论上可行,实际上不可能”,最多只能在小范围内某款车上实现…
第二种情况,可以通过单独叠加电池包的方式
(严格说来还不算换电池包,只能说更换备用的增加电池,车辆原有的电池处在底盘下方,是无法进行更换的)
目前爱驰汽车就推出了“叠加电池包”的方案,但是似乎还没有真正的量产。
这种方式,简单的分析,就是在现有电池包的基础上,再并联一组电池。大概的结构原理是这样的…
先解释一下电池的串联和并联…
串联:
将电池一节一节串起来,电压可以叠加,(就像两节1.5V的5号电池串在一起,就是3V,遥控器,四驱车生活中常见的就是这种),这种设计,可以增加电池包的总电压,达到一定数量,就称为电压平台。
并联:
可以增加电池电量(电压不变),常见的就是我们两轮电瓶车的加装电池,跑的更远。(通常都是24V电瓶,由3组8V的电瓶串联起来,如果顾客有需要,可以再并联一组8V的电瓶,总电压还是24V,而电瓶数量就变成了4组,增加了电量……大街小巷的电瓶车销售维修,都会干这个)
介绍完了原理,就可以说说这种通过并联一组电池的方式,进行更换电池的方式。
如果想要实现在不同车辆之间实现这种备用电池的更换,需要有一定的条件,
比如说,车辆设计的预留接口,和电池并联的接口,应当保持高度统一(最好有国标,但是目前没有这个标准),甚至电池的电压平台,体积大小,都要保持一致。这些,对于不同厂家来说,要生产设计一样可以匹配这种电池包的车型,就更加不可能了…
(似乎又回到了只有先设计车,再设计电池的。没有先设计电池,后设计车的套路里)
好吧,咱们退一步,还是在小范围里,某一款或单一某品牌车辆来说,从原理上来说,是可以实现的。但是从技术角度来说,存在一定的技术难点和风险。(以爱驰提出的“叠加电池包”方案为例)
新增电池包的合理合法性
由于新增电池包,不属于原车配置,车辆上公告认证的时候,肯定不能带这个。要不然整车配置,重量,等都会存在差异。所以,怎样管理好新增加的电池组,需要做好匹配。
新增电池组的监控和管理
由于新增电池包的本体本身也是属于高压部件,做好能量管理成了一个较大的难题。整车设计的时候,如何考虑将新增的电池包纳入管理系统,需要增加很大的成本。(不纳入管理,单纯的并联上去就用,肯定存在大风险,毕竟是高压设备),另外,新增电池组的热管理,也是一个比较难以管控的点。还有车辆的续航里程应该如何显示?
综上所述,在忽略了相关的成本,可能存在的风险的前提下,通过“叠加电池包”的方案,理论上确实可以实现题主的问题,完成部分电池包的更换,但是依旧无法实现电池包的全面更换。
以上提出的这些方案,问题和风险,企业其实都正在考虑到,在不停的研发过程中,逐步将这些疑难杂症都解决掉,并且将成本控制好。我们也希望中国的企业能够全面开花,共同研发出更加适合,更加满足不同客户需求的车型。