朱贤：电动汽车换电安全防护研讨

2024年7月11-13日，2024中国汽车论坛在上海嘉定举办。本届论坛以“引领新变革，共赢新未来”为主题，由“闭门峰会、大会论坛、10多场主题论坛、9场重磅发布、主题参观活动”等多场会议和若干配套活动构成，各场会议围绕汽车行业热点重点话题，探索方向，引领未来。其中，在7月13日上午举办的“主题论坛十一：电动汽车充换电安全防护”上，上海启源芯动力科技有限公司运营管理部朱贤发表精彩演讲。以下内容为现场演讲实录：

尊敬的各位来宾，各位行业专家，大家上午好！我代表启源芯动力给大家分享电动汽车充放电安全防护。

今天给大家分享有五个方面：换电安全的重要性，换电技术发展现状，换电安全风险分析，换电安全技术措施，行业合作未来发展。

刚才我们会议仝秘书长以及邹秘书长给大家讲了换电安全的必要性，我简单做一个汇报，中国向世界承诺2030碳达峰，2060碳中和，启源芯动力也是结合国家要求布局重卡换电行业，我们打造换电重卡、电池银行和换电站三位一体的建设，我们统计了2024一季度国内换电重卡电池销量大概在4629辆，同比增长92%，渗透率达到42.9%。电动重卡大量推向市场，换电安全的重要性也日益突出。

我们认为换电安全的重要性有利于促进行业的可持续发展，法律合规性以及品牌信誉维护，推进换电行业技术革新，包括数据和网络安全以及应急响应的能力，同时也是促进重卡行业标准体系的建设，也是社会责任的体现，践行启源芯动力愿景“让交通更绿色，让生活更美好”。

第二个方面给大家简单介绍一下换电技术发展的现状，主要是重卡行业。目前整个行业换电形式主要是顶吊式换电和侧方换电和底盘换电。目前市占率最高的是顶吊式，基于产品安全性和便捷性以及换电成本，因为这三个换电模式各有千秋，并不是哪个是最完美的，我们是采用最经济合适的对行业定义，我们也是布局企业上下游产业，包括换电重卡、换电站、换电电池，我们都有相应产业链布局，从整个生态系统打造换电重卡体系。

这边也是给大家介绍一下启源芯动力整个换电站建设和运营情况，截止到目前为止，累积交付重卡及工程机械达到3万以上，投建充换电站750座以上，市场占有大概71%左右，目前运营电池是1万6千套以上，可以说是行业里面持有动力电池最多的企业。交通运输部将启源芯动力作为开展重卡换电站建设组网与运营示范的牵头单位，在全国范围内（除港澳台）布局90多组干线，整个干线达到2万2千千米，图上显示的是我司全国干线的布局情况。

第三，我们分享一下换电安全的风险分析。因为我们只有知道换电安全风险在哪里，才好从技术手段管理手段避免安全事故发生，避免对整个行业的冲击，刚才前面马老师、蒋老师分享了电池以及充电安全方面的技术和方案，实际上换电站是集合了车辆、电池以及设备、电气多方面危险因素，再此我们也识别了比较重大的风险。

一、电池安全风险：

1、热失控风险，主要风险来自于过热、短路以及机械损伤，最后引起整站热失控，因为换电站电池数量和整车不太一样，整车就一套电池，换电站有多套电池，风险相对比较高。

2、BMS管理系统，BMS失效。BMS如果没有及时发出预警采取相应措施，极有可能导致电池热失控产生。

3、换电过程中涉及到换电机器人，换电机器人运动过程中还有可能对人员、设备、电池本身造成一些损伤，包括穿刺、撞击、损伤。

 4、电池老化。大功率充电，快速充电对于电池寿命要求包括它的老化以及电池内阻上升，其实我们在运营电池银行，也是对电池生命健康状态进行了监控，我们通过数据云平台对电池整个全生命周期进行监控，对电池进行体检和诊疗，这也是启源运营电池银行的优势。

二、换电设备安全风险：

我们换电机器人在整个换电过程中是非常重要的一环，

1、换电机器人出问题，整个换电就终止了，它存在技术故障风险，机器人运动过程中，它的零部件电子控件以及关键的线位会导致失效以及危险的发生。

2、定位精准程度，一般我们采用顶吊或侧吊或底盘换电方式，它在换电过程中可能车辆会发生位移，它不像小车可以很好地锁定，大车重量和尺寸都限制了锁定和定位的精准性，如果在更换过程中定位不精准的话，非常容易导致电池底部零部件的损坏，导致客户的损失。

3、电池转移风险，馈电电池从车辆转移到充电舱位再从舱位转移到充电车上，转移过程中会造成充电机器人刹车失灵或断电非常容易电池坠落风险。

4、软件系统的风险，换电系统通过换电逻辑，PLS控制逻辑和站控逻辑进行换电，可能会出现一些错误或异常的动作、升级、更新，都有可能导致事故发生。

5、手动操作的风险，换电站虽然是全自动，但有特殊情况下还是需要人工介入，由于人员水平的原因和环境影响，会造成事故的发生。

6、维护和保养风险。维护和保养过程中就会产生风险，包括人员技能、维护保养不到位，设备老化以及环境影响也会导致事故发生。

三、换电站存在信息安全风险：

1、换电过程中存在各种通讯以及数据泄露风险，我们会收集大量用户数据，因为我们是2B的形式，大量车企、车辆、司机信息，包括车辆识别的系统，电池的数据，如果我们站上数据保护不当的话，会存在泄露的风险。

2、网络攻击风险，整个换电站面临着联网也面临着客户攻击和恶意软件干扰，都会导致系统瘫痪。

3、系统漏洞风险。我们系统可能会存在一些安全漏洞，如果没有及时修补也会被攻击者利用。

4、接口安全风险。换电站可以通过实时支付方式支付费用，通讯接口也可能存在安全隐患，导致信息泄露。

四、基础设施风险。

1、刚才奥动老师也有进行分享，在基础设施建设包括选址以及设计方面的缺陷，物理结构以及电机安全以及规划布局也是涉及到风险，我们换电站和乘用车换电站不太一样，我们地址相对比较偏僻，所以我们在规划过程中也可能跟工业企业关联度比较高，比如加油站、加气站，对于充电桩包括换电站都有安全距离的要求，我们也是严格选址规范，保证换电站的安全。

讲完风险之后，我们针对相关风险也制定了相关技术措施，也是通过上下游供应链共同完善整个换电安全技术措施。

首先，电池管理系统BMS安全功能，BMS功能要去加强对于电池状态的监控，过充过放、短路保护以及故障诊断、电池健康评估以及软硬件安全，安全也是设计出来的，包括电池设计和制造出来。通过BMS安全功能设计保障电池在使用充电以及维护保养过程中的安全。

第二，我们涉及到换电车辆、设备以及换电流程的设计。换电企业和充电还是不太一样，它要跟车卸载电池再更换电池，包括车辆与换电系统的连接。

我们首先在设计方面通过机械解锁安全设计保证换电过程中安全可靠，包括车辆行驶过程中电池安全可靠。

接下来是电气连接安全，通过换电接口设计保证合理逻辑控制，防止带电插拔。

紧急解锁功能，重卡环境相对比较恶劣，相关解锁机构可能会存在一些卡滞或系统失效的情况，我们在设计时候会提供紧急解锁功能，紧急情况下可以人工方式进行解锁。

网络安全，通过加密和认证技术防止黑客相关攻击。

监控和报警系统，通过换电站配置的实时监控，电子围栏和智能算法保证换电站人员设备安全。

结构安全通过仿真对于恶劣环境下，比如高粉尘、高寒、高海拔区域，场景相对比较特殊，还有一些高盐雾情况下，对于换电站电气防护、防腐、接地都会进行相应的防护，包括稳定性，有些换电站建在港口，可能还面临着台风的危险，对于抗风等级也有明确的设计要求。

防水防尘设计，乘用车可能建设在城市里面还好，但我们重卡换电站可能建在矿山里面，包括石墨矿或煤矿，一些导电的粉尘都可能会对换电站造成影响，有些换电站在新疆经常遭受到沙尘暴的攻击，所以我们对这方面还是非常重视的。

用户界面和人机交互，换电和充电还是有所区别，司机经常更换，有可能他今天开的是充电车，明天开的是换电车，换电站采取车辆的定位要求，开车开不到位置也换不了电，怎么保证司机到了换电站知道快速换电，通过人机交互方式让使用者快速使用换电功能，如果发生危险让司机知道怎么快速处置。

第三，故障检测与预警系统。我们采取各种技术手段提醒预警这些信息，让人员、设备不出现故障，避免事故发生。

实时监控系统，电池只要在站上对它整个状态进行监控的，包括电池状态监测、电池连接器的状态，电芯的温度，充电电流、电压这些参数都进行实时监控，同时对于异常情况也进行监控，比如火焰、烟雾、人员闯入到换电站危险区域、没有佩戴安全帽都进行实时监控。

数据采集与分析，我们也是在运营电池银行，所以我们有一万多套电池，所有数据都会为我们大数据提供相应的支撑，我们也在开发电池健康评价的模型，也会为我们整个电池管理提供一个很好的技术手段。

故障诊断算法，我们也开发了一些智能算法通过视频监控，震动传感器，包括异响判断设备是否出现故障。

预警机制，通过声光报警，推送短信、告警信号至集控中心，由集控中心及时通知运维人员。

远程控制与操作，换电站最大成本是人力成本，基本以前一个换电站一个站要配套3到4人，750座换电站配套3到4人，基本在三千人左右，这个人力成本是相当高的，所以我们尽量通过技术手段减少人员配置情况，通过远程监控紧急情况处理。

人是生命最宝贵的，我们通过无人值守换电站建设布局增加换电站的本质安全，无人化值守是2021年立项，一直到今年通过一系列手段包括设备可靠性和安全性，也是通过八个方面达到机械化换人，自动化减人最后达到智能化无人。我们也是积累经验和教训：

增强自动化设备可靠性，通过在设计端一些输入，强化自动化水平。

智能识别系统快速识别车辆、电池，通过站控连接，快速判断车辆是否可以进行换电。

远程监控系统，也是安装了各类视频监控、传感器，对换电站状态进行监控。

故障诊断和自我修复，我们也是开发了故障诊断功能，对换电站电池进行监护，减少了等待时间。

智能调度系统，根据车辆到达的时间和换电要求，实时进行智能调度，包括充电策略减少充电的时间，也可以增加充电时间，保护电池充电策略。

环境监控，因为我们换电站环境相对比较恶劣，我们也是对于换电站温度、烟雾进行实时监控，同时我们也会对高警信号进行处理。

安全防护系统，门禁控制、周边防护、火灾报警和自动灭火系统。

最后是人机交互，提供给用户友好的交互界面，比如触摸屏、手机应用程序，让用户轻松快速了解换电流程和要求以及快捷支付，给广大用户一个快速换电的体验。

第五个方面是事故之后对于响应机制的建设。

当事故发生之后并不可怕，可怕的是错误的措施或应急处置不当，会导致危害进一步扩大，我们也是建立各套应急管理系统包括应急管理机制，每季节换电站会开展一次应急演练，确保所有员工掌握应急处置措施，实时监控包括集控中心可以管理换电站视频远程监控，快速响应机制也是建立了相应响应机制，在无人化30分钟之内有人到现场进行处置，信息通报与沟通，换电站设置一键报警功能，司机24小时可以联系到管理人员在无人管理的站点，人员培训，我们加强安全作业人员培训，确保整个无人化换电站的运营安全。

这些也是目前做的工作，我们建立了集控中心，包括专家系统，专业的值守保障智能运维和线下安全。集控中心目前是故障识别，精准判断，智能预警以及集中高效，最后远程措施。专家系统通过数字孪生健康度的管理，预警诊断、受命预测，最后是专业值守，进行远程控制线下支持和标准流程、安全检测以保障降本更安全。

右边是整个电池整个充电状态整站电气系统的监测，我们这边也是提供24小时的服务和及时性保障，对于整个电池是通过终身免费技术指导和培训保障用户安全、放心地使用我们的产品和服务。

最后跟大家展望一下合作方向和未来发展。

一、行业协作机制及跨界合作的建立：

虽然是一个小小的换电站，但它集合了车企、充电企业、换电企业以及物流企业，实际我们需要进行行业跨界合作，我们希望推动整个行业标准化，推动电池尺寸、换电接口以及通讯协议标准化，实现不同品牌和车型之间的互换性，促进整个换电模式的普及。

我们要建立换电电池标准，高效的电池资产管理机制，共享换电网络。

换电行业与能源、电力等其他行业的合作，与中石油、中石化、国家电网等能源企业，高速公路、服务区等的合作，共同推动换电站的建设和运营。

金融支持，通过财政补贴、税收优惠等措施，加大对充换电设施建设的金融支持力度。

国际合作，推动中国换电标准走向全球，形成新的国际行业标准。

二、对未来换电安全研究方向的展望

电池技术的安全管理推动，希望电池研发行业通过电池本质安全设计增强电池本质安全。

标准化与兼容，推动电池尺寸和标准化，为行业共性服务。

智能监控和预警系统，现在也在开发智能算法和算力坚持电池外观、电池状态，换电站运行状态，推动一些智能算法形式提前预警换电站机制。

最后，换电设备与流程优化。研究更加自动化的机器人技术在换电过程中的应用，提高换电效率和安全性，优化换电流程，减少人为错误和操作风险，智能的人机交互，便于司机简单快速且安全的换电。

今天我给大家分享到此结束，感谢各位专家批评指正，谢谢大家！

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）