电动商用车换电技术与安全要求解析
随着“双碳”目标的推进和新能源商用车市场的快速扩张，换电模式因其“快补能、长续航”的优势成为行业关注的焦点。2021年4月，工业和信息化部正式启动新能源汽车换电模式应用试点工作，国内诸多重点城市相继出台支持政策，整车及动力电池企业纷纷布局换电版产品，换电技术路线迅速从乘用车扩展到商用车领域。商用车因工况多样、续航需求高、运营节奏紧凑，对换电系统的安全性及可靠性提出了更高要求。为规范行业发展，国家出台了《电动商用车换电安全要求》，旨在通过系统的安全技术规范，保障换电商用车的可靠运行和乘员安全。本文将依据该标准及相关资料，深入解析电动商用车换电技术的优势与发展态势，介绍其安全性规范要求与核心技术要点，为行业提供参考。
一、换电技术的优势
电动商用车换电模式通过快速更换整包动力电池，实现“5分钟级”续航补给。与传统充电桩补电相比，换电具备以下显著优势：极大缩短停运时间，有效提升运营效率。对于物流运输、环卫作业、矿场和码头等高强度使用场景，车辆可在5 min内完成电池置换，避免因长时间充电造成的运力损失；电池资产与车辆分离，推动“车电分离”商业模式落地，降低购车成本，延长电池使用寿命；换电站可集中管理电池，实现电池生命周期全程监控及统一维护，提升管理效率和安全水平；标准化换电接口与模块化电池设计，为不同品牌、不同电量电池系统的互换提供基础支撑，助力产业链协同发展。综上，换电技术凭借高效、灵活与规模化优势，正逐步成为商用车新能源转型的重要突破口。
图 1 后背式车载换电系统示意图
二、发展态势与背景
自2013年起，国内就开始关注换电模式车辆的发展。2019年国务院文件明确提出推广新能源汽车电池租赁等车电分离方式，使得换电技术进一步升温。据《电动商用车换电安全要求》编制说明，2021年4月启动的换电模式应用试点工作，标志着国家层面对换电技术的全面推广和政策支持 。截至2025年上半年，国内已有十余家大型整车及换电装备企业参与换电模式试点，换电站数量持续增长。商用车方面，以资源运输、环卫、快递物流等工况为主的换电车辆增速迅猛，如今国内新能源重卡渗透率将超过20%，其中换电重卡占比70%以上。
三、换电安全标准体系概述
《电动商用车换电安全要求》分为整车要求与系统要求2大部分。
1.整车要求方面，主要包含通用要求、防水要求
通用要求。整车外廓尺寸必须符合GB 1589，防止因尺寸超限导致限高限宽碰撞；当电池包顶部高于驾驶室顶部时，需设置防护装置；车辆应具备锁止装置状态、接口连接及温度监测功能，未锁止或温度异常时应通过声光信号并触发限速或禁止行驶保护措施。换电动作涉及高压电与重载机械装置，锁止机构必须在无电源且断气状态下锁止或紧急手动解锁；车辆需具备实时监测锁止状态和接口结合状态的能力，当出现未锁止或接口松脱时，通过仪表盘声光报警并触发限速或禁止行驶。
图 2 车辆与限高栏碰撞事故案例
防水要求。底盘式换电车辆需分别进行模拟涉水（500 mm深）与模拟清洗试验；后背式换电车辆进行高压清洗模拟；试验后车辆应满足GB 18384对绝缘和密封的防护等级要求。
图3 换电车辆锁止装置不合格导致电池掉落
图4 换电车辆涉水测试
2.系统要求方面，主要包含机电强度、震动可靠性、换电操作耐久等
图5 振动测试台架安装示意图
振动可靠性。基于试验场路谱采集及ISO 19453-3等效疲劳强化理论，以平均值PSD谱为后背式最终振动条件、最大包络谱为底盘式条件，进行12 h随机振动试验；试验后电气接口需满足耐电压、绝缘电阻（≥100 MΩ）、IPX7/IPX9防护等级及温升≤55 K等要求。
图6 底盘式换电系统振动试验
换电操作耐久。换电机构及电气/冷却接口需满足不低于1万次的锁止/释放循环试验，期间车辆必须处于有效驻车状态，操作时无高压泄露或功能失效；试验后接口性能指标同振动试验。
图7 N2和 N3类底盘式换电车辆的车载换电系统的随机振动试验曲线与试验条件
四、结语
电动商用车换电模式作为新能源产业链的重要组成，凭借其高效补能与车电分离特点，正加速融入各类商用场景。然而，由于工况复杂、动力要求高，安全性规范必不可少。国家标准《电动商用车换电安全要求》从整车外廓、防水、机械强度、电气可靠性、振动与耐久、热管理等多维度，构建了全面的安全测试与性能指标体系，为行业发展提供了科学依据。未来，随着标准的实施与迭代，将进一步规范换电技术路线，助力商用车行业绿色、高效、可持续发展。
作者:常青
一审:杜红武/二审:王作函/三审:于晶
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