ICSFORMTEXT?????FORMTEXT點擊此處添加中國標準文獻分類號FORMTEXT?????FORMTEXTNBFORMTEXTNB/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXXFORMTEXT?????電動汽車電池更換站結構和用例TypicalArchitectureandUseCaseoftheElectricvehiclebatteryswapstationFORMTEXT點擊此處添加與國際標準一致性程度的標識（征求意見稿）FORMTEXT?????FORMTEXT20XX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX發布FORMTEXT20XX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX實施FORMTEXT國家能源局???發布NB/TXXXXX—XXXX目??次TOC\o"1-2"\h\z\u目次 I前言 錯誤！未定義書簽。電動汽車電池更換站結構和用例 11范圍 12規范性引用文件 13術語和定義 14電池更換站概述 15基本構成 36系統分類 67功能分區和權限配置 7附錄A主要用例 11附錄B典型應用場景 1附錄C換電工作流程 1電動汽車電池更換站結構和用例范圍本標準規定了電動汽車電池更換站的典型架構、功能和配置、主要用例以及典型應用場景等。本標準可為電動汽車電池更換站的功能配置、方案設計以及設備選型提供參考。本標準所涉及的電動汽車指具備可更換動力蓄電池的純電驅動汽車，電池更換模式包括側向換電、底部換電、頂部換電、端部換電以及中置換電。規范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T29317電動汽車充換電設施術語GB/T29772電動汽車電池更換站通用技術要求GB/T51077電動汽車電池更換站設計規范NB/T33006電動汽車電池箱更換設備通用技術要求術語和定義GB/T29317中確立的以及以下術語和定義適用于本標準。頂部換電top-swappingofbatterypack電池箱安裝在車體上方部位時的電池箱更換方式輔助系統supportingsystem電池更換站內部輔助完成電池箱轉移、配送、安防、消防以及電池日常維護保養功能的系統兼容性要求interchangeabilityrequirement電池更換站應至少滿足一種型號電動汽車的電池更換兼容性要求。電池更換站概述總體概述電池更換站是采用電池更換模式為電動汽車提供電能補給的場所，可為電動汽車提供快速、安全、可靠的動力蓄電池更換服務。電池更換服務通常由適當的操作機械具體執行。電池更換站可包含供電系統、充電系統、電池更換系統、監控系統、計量計費系統、運營管理系統、輔助系統（可選）以及儲能系統（可選）組成。電池更換站的工作對象為可更換電池箱和換電車輛。拓撲結構電池更換站各組成部分間由機械、電氣連接，并通過通信系統進行信息交互和協調控制，其拓撲結構和交互流程如圖所示。圖1電池更換站系統構架圖兼容性原則電池更換站滿足如下要求時，可實現不同車型動力蓄電池箱的電池更換服務：——電池箱鎖止機構、連接器物理尺寸相適配，且與電池更換站站內系統匹配；——電池箱主要電氣參數、通信協議與電池更換站站內系統匹配；——換電車輛主要物理參數與電池更換站電池更換系統匹配；基本構成根據功能區域劃分，電池更換站組成系統分為供電系統、站內系統、輔助系統、運營管理系統以及儲能系統。其中，站內系統可由以下子系統構成：——充電系統——電池更換系統——計量計費系統輔助系統可由以下子系統構成：——電池維護系統——安防、消防系統——電池配送中心——電池物流系統根據電池更換站運營模式需要可配置儲能系統，通過運營管理系統的集中信息采集與控制，實現與電網的能量交互。供電系統供電系統可由線纜、電控柜、計量儀表、監控接口組成，為電池更換站提供交流供電電源，一般采用380V/220V低壓系統為電池更換站提供電力。站內系統站內系統可由以下子系統構成：——充電系統——電池更換系統——車輛導引系統——計量計費系統充電系統由電池更換站內充電裝置、電纜及相關輔助設備組成的系統，為動力蓄電池箱提供電能，實現有序充電，在充電期間與電池管理單元通信，控制充電過程、保障安全運行。充電系統主要包括——動力蓄電池箱充電機——動力蓄電池箱充電架——動力蓄電池箱存儲架其中，充電架主要由機械、電氣、通信等裝置構成，用于連接非車載充電機和電池箱、完成充電過程的電池箱承載設備。電池存儲架主要用于集中承載電池箱的設備，并配置通信裝置實現電池更換站運營管理系統對電池狀態的實時監控與信息交互。電池更換系統實現電動汽車動力蓄電池更換的機械設備和電氣設備組成的系統，包括電池箱更換設備、電池箱轉運設備。（1）電池箱更換設備用于卸載、搬運和裝載電池箱的專用設備，并提供如下功能：——動力蓄電池箱的識別與定位——動力蓄電池箱的安裝與卸載（2）電池箱轉運設備用于將電池箱搬運至規定位置的專用設備，實現動力電池箱在站內系統與站外設備或車輛之間的轉運。車輛導引系統實現導引電動汽車之規定位置以便進行電池箱更換的系統。可包括：標志線、標識牌，限位機構，以及聲、光提示。計量計費系統用于實現電池更換站與電網之間、電池更換站與電動汽車用戶之間的電能結算的全套計量和計費裝置。運營管理系統應用信息、網絡及通信技術，對電池更換站內設備運行狀態和環境進行監視、控制和管理的系統，實現電動汽車充電和電池更換業務的數據采集、數據存儲、統計分析、運行決策、營業服務以及調度管理的系統。主要包括制度管理、設施管理、人員管理、運營管理系統管理以及記錄管理。主要包括：——通信單位——信息采集單位——數據處理模塊——數據存儲模塊——遠程控制模塊——人機界面通過運營管理系統與云平臺之間的信息交互，可以實現多個電池更換站聯網運行。運營管理系統可對電池更換站內儲能系統運行狀態信息進行采集，依據站內充電功率需求或電網電力需求，實現儲能功率站內的有序流動或參與上級調度管理部門電力交易或輔助服務。儲能系統（可選）儲能系統利用電池更換站內電池箱作為儲能單元與電網聯動實現削峰填谷，同時可為電池更換站提供后備/緊急電源。輔助系統用于實現電池汽車與站內系統之間電池箱更換的輔助設備、系統或場所。可包括：電池維護系統，安防消防系統，電池配送中心，電池物流系統，以及應急救援電池維護系統實現對電池更換換站內電池箱的在線或離線的診斷和維護，以保證電池箱的安全、可靠及提高電池箱使用壽命。（1）定期維護對電池更換換站內電池箱進行定期診斷和維護，保證電池箱的各項性能指標達到規定要求，容量滿足換電車輛約定的續航里程要求。當容量不滿足續航里程要求時需及時補充新電池箱予以替換。（2）實時維護當運營管理系統或監控系統判斷某一電池箱性能指標超出限定范圍時，電池維護系統對該電池箱進行實時的診斷和維護。維護后的電池箱，性能指標正常時可投入站內系統繼續使用，性能指標仍超出限定范圍的不可繼續使用，另行處理。（3）其他維護根據實際需要，電池維護系統可對電池箱進行軟件、硬件的更新及標定工作。安防、消防系統為保障電池更換站安全生產，預防和減少事故發生，電池更換站應設置安防、消防系統，包括安防消防設施及安全與應急管理制度安防消防設施安防設施主要有視頻監控等，消防設施主要指火災自動報警系統、自動滅火系統、消防栓、防排煙系統以及聲光報警和應急照明、安全疏散設施等。安全與應急管理制度（1）安全控制——增強人員安全防范意識，各項安全責任落實到人。——采取保證換電站設施運營、檢修等安全的組織措施和技術措施。——為操作人員提供工作區域安全防火措施，并提示相關危險點。——定期開展安全檢查，及時消除安全隱患。——全面開展危險因素辨識、危險評價及危險控制程序，辨識和評價檢修工作中存在的危險因素并加以有效控制。（2）消防安全——建立換電站消防安全管理制度。——完善配備消防設施，制定消防安全工器具操作規程，不挪用消防設施，不埋壓和圈占消防設施。——定期對消防設施、器材進行檢查、維護與保養，填寫相關記錄。發現問題及時維修并上報。——定期進行消防培訓和演練，全體人員應掌握消防知識，數值消防器材的位置、性能和使用方法。——防火重點區域禁止吸煙，應有明顯標識。（3）應急管理——建立應急隊伍，配備應急所需設備，并進行日常保養，保證設備完好。——應編制突發應急預案，針對性和操作性強，并定期進行演練。應急預案應包括：——運營突發事件應急預案，應對設備故障、火災、斷電等情況；——自然災害應急預案，應對地震、臺風、雨澇、冰雪災害和地址災害等情況；——公共安全事件應急預案，應對人為縱火、爆炸等情況；發生運營安全事故后，應按規定立即啟動相應的應急預案，采取應急措施，防止事態擴大，在保證安全的前提下盡快恢復正常運營，并按規定及時報告電池配送系統（可選）實現電池箱對換電站之外的其他充換電設施、電動汽車用戶等的運送，還可進行對電動汽車的緊急充電，具備電池箱與外部設施、電動汽車的通信功能。應急救援（可選）具有急救援服務的換電站，應提供應急救援服務渠道。包括但不限于24小時服務電話、移動充電車、移動換電車、應急救援車等物理和通信接口根據功能的不同，電池更換站接口可分為內部接口和外部接口，內部接口主要為站內系統之間以及站內系統與供電系統、輔助系統、運營管理系統以及儲能系統（可選）之間的物理接口和通信接口。外部接口主要為運營管理系統與上級云端管理系統之間、供電系統與電網之間、電池更換系統與動力電池箱/電動汽車之間、輔助系統與動力電池箱之間的物理接口和通信接口。外部接口包括：——電池更換系統與換電車輛/動力電池箱——供電系統與電網——儲能系統與電網——運營管理系統與云端平臺——輔助系統與動力電池箱內部接口包括：——運營管理系統與電池更換系統——運營管理系統與充電系統——運營管理系統與供電系統——運營管理系統與儲電系統——運營管理系統與輔助系統——供電系統與充電系統——供電系統與儲能系統——儲能系統與充電系統——供電系統與輔助系統——充電系統與電池箱——電池維護系統與電池箱系統分類電池更換站可根據自動化程度、車輛類型以及整站功能進行分類。按自動化程度分類——自動電池更換系統——半自動電池更換系統——手動電池更換系統自動/半自動電池更換系統電池更換流程包括：（1）車輛定位（2）取出虧電電池,更換滿電電池（3）轉運虧電電池至充電架或存儲架，或從充電架或存儲架取出滿電電池（4）電池充電/存儲按車輛類型分類（ISO3833或UNECER100）——可更換電池的電動乘用車——可更換電池的電動商用車按整站功能分類——電池更換站——充換電站——電池集中充電站按換電方位分類——側面換電——底部換電——頂部換電——前部換電——后部換電——中置換電功能分區和權限配置換電站功能分區電池更換系統被分為5個區域，擁有不同的進入權限。——車輛引導區——電池更換區——電池存儲區——電池充電區——電池維護區車輛引導區在此區域將電動汽車引導到電池更換區。車輛導引區的權限配置如下：角色行為車輛引導區權限電動汽車用戶進入允許操作有條件允許維護禁止操作人員進入允許操作允許維護禁止維護人員進入允許操作禁止維護允許調試人員進入允許操作允許修改允許電池更換區在此區域自動/半自動裝置對電動汽車可更換電池箱進行裝載和卸載。電池更換區的權限配置如下：角色行為電池更換區權限電動汽車用戶進入有條件允許操作有條件允許維護禁止操作人員進入允許操作允許維護禁止維護人員進入允許操作禁止維護允許調試人員進入允許操作允許修改允許電池存儲區在此區域電池箱被存儲以及移動。電池存儲區的權限配置如下：角色行為電池存儲區權限電動汽車用戶進入禁止操作禁止維護禁止操作人員進入允許操作允許維護禁止維護人員進入允許操作禁止維護允許調試人員進入允許操作允許修改允許電池充電區在此區域電池箱被充電。電池存儲區和電池充電區可以一體化設計。電池充電區的權限配置如下：角色行為電池充電區權限電動汽車用戶進入禁止操作禁止維護禁止操作人員進入允許操作允許維護禁止維護人員進入允許操作禁止維護允許調試人員進入允許操作允許修改允許電池維護區在此區域進行電池箱維護保養。電池維護區可以結合充電站/電池更換站布局一體化設計。電池維護區的權限配置如下：角色行為電池充電區權限電動汽車用戶進入禁止操作禁止維護禁止操作人員進入允許操作禁止維護允許維護人員進入允許操作允許維護允許調試人員進入允許操作允許修改禁止

附錄A主要用例（資料性附錄）A.1車輛導引和定位用例名稱車輛定位范圍通過輔助定位，為進入換電站內的電動汽車提供導航或定位描述1)電動車進入換電站2)電動汽車檢查和準入3)如果必要的話對電動車進行清洗4)將電動車引導至換電場所里合適的位置并且固定（如果需要的話）5)t解鎖（如果需要的話），電動車駛離執行者電動車，監控模塊，車道子系統。特殊要求1)電動車檢查和準入可以經由無線設備來完成，比如RFID，并呈報監控子系統。2)建議在換電池之前對電動車進行清洗，如果電池箱安裝在車身底盤上的話。A.2電池更換用例名稱更換電池箱范圍經由電池更換設備轉移及拆裝車載電池箱。此過程可在上下客時進行。描述1）第一步，解鎖電池箱。2）換電設備從電池儲存模塊中移走充好電的電池箱。3）換電設備根據運營管理系統或操作員，將用完電的電池箱從車體卸載。4）電池更換設備根據運營管理系統或操作員的指令，將充過電的電池箱安裝到車體中。5）電池更換設備將用完電的電池箱轉移到電池儲存模塊。6）固定電池箱并終止操作。執行者車輛，電池箱，電池換運子系統，電池儲存子系統，監視與控制子系統，操作員。特殊要求當電池更換設備在換電過程中發生故障時，電池更換設備應當停止工作并向運營管理系統發送錯誤信號。A.3電池充電用例名稱電池箱充電范圍通過充電器向電池箱充電描述電池箱轉移到充電架（儲存子系統）上后，充電子系統開始充電過程。充電器根據電池箱里BMS/BCU的請求，校準充電參數，并向運營管理系統發送要求的數據。執行者電池箱，電池充電子系統，電池儲存子系統，監控子系統特殊要求1)監控子系統接收到來自煙霧報警器或其它檢測裝置的報警信號時，向充電機發送指令中斷充電。2）當充電機接收到來自BMS/BCU或它自身的反常信號時，將中斷充電并向運營管理系統發送反常停止信息。A.4電池維護用例名稱電池箱保養范圍通過電池維護模塊進行檢查和維護，確保電池箱的安全性和壽命描述根據預設的維護周期，或者如果電池性能不正常，監控模塊或操作員會命令從電池儲存模塊中移走電池箱，隨后電池維護模塊檢查并護養電池。執行者電池維護子系統，監控子系統，電池儲存子系統，操作員特殊要求維護可以在線上或線下A.5應急充電或電池更換應用場景緊急情況充電范圍緊急情況下給電動車充電描述1）電池物流子系統接收到緊急充電請求2）電池物流車開往電動車所在位置3）電池物流子系統與電動車間連接電纜4）使用電池物流子系統的電池箱向電動車的電池充電5）斷開電纜執行者電池物流子系統，電動車特殊要求1）連接和斷開電纜須要人力完成附錄B典型應用場景（資料性附錄）根據第6.1條和第6.4條所述換電分類，針對一些典型應用場景進行介紹。B.1電動商用車B.1.1自動側向換電應用范圍:適用于商用電動車如那些電池安裝在車身兩側的公共汽車和環衛車。工作區域的組成:工作區域的布局與主要設備如下圖。通常,這個站包括兩個電池更換設備、存儲設備、充電機、和車道。圖B.1商務車側向自動換電模式特點:整個電池更換、充電和其他管理流程都可以在運營管理系統下自動完成。這種模式自動化程度高,需要相對較大的建設性投資。B.1.2自動頂部換電應用范圍:適用于那些具備電池裝配模塊與滑動頂門的商用電動公交車。工作區域的組成:工作區域的布局主要設備如下圖。快速電池交換機（QCM）與換電設備、充電(存儲)架、充電機嵌入在巴士站結構的頂部。圖B.2商務車頂部自動換電模式特點:整個電池換電、充電和其他管理過程,都在運營管理系統控制下自動完成。這是一個自動電池更換系統,需要相對較小的面積和建設投資,因為它能建立在正常的公交車站。在乘客上下車過程中，一個充滿電的電池箱可以在40秒內迅速替換下一個空電池箱。B.2電動乘用車B.2.1自動底部換電應用范圍:適用于電池安裝在汽車底盤的電動乘用車比如私家車和出租車。系統的組成:工作區域的布局和主要設備如下圖。通常,這個站由一個在車輛底部的電池交換設備、車輛兩邊的兩個傳輸設備、存儲設備和車道組成的。圖B.3乘用車底部自動換電模式解決方案的特點:電池箱的傳送、換電、存儲和充電的過程可在運營管理系統的控制下可以自動完成。這種模式自動化程度高,需要一個相對較大的面積和建設性投資。B.2.2半自動端部換電應用范圍:適用于電池安裝在后備箱的電動乘用車私家車和出租車。系統組成:工作區域的布局與主要設備如下圖。通常,這個站由一個或多個電池更換設備、存儲設備、充電器、機和車道。圖B.4乘用車后備箱半自動換電模式特點:電池箱通過自動機電設備傳送。電池更換手動完成，部署較為靈活，建設投資相對較小。然而,這需要大量勞動力工作,因此不適合勞動力成本高的地區。B.2.3自動側向換電應用范圍:適用于電池安裝在汽車底盤的電動乘用車，比如私家車和出租車。系統的組成:工作區域的布局和主要設備如下圖。通常,這個站包括在車輛兩旁的兩個電池更換設備、存儲設備和車道。圖B.5乘用車側向自動換電模式特點:換運、存儲和充電的過程在運營管理系統的控制下可以自動完成。自動化程度高,需要一個相對較大的面積和建設性投資。附錄C換電工作流程（資料性附錄）C.1底部換電工作流程C.1.1模式1步驟1：換電站識別車輛；步