一、《標準》出臺的背景

自2008年起，我國就已經(jīng)開始在純電動客車領域開展換電模式的推廣，受限于當時政策環(huán)境、技術水平、成本因素和市場規(guī)模，換電模式并沒有得到大規(guī)模應用。近年來，隨著換電技術進步、換電站建設成本降低、換電標準不斷完善，以北汽新能源、蔚來汽車、奧動新能源等為代表的企業(yè)開始加大換電模式的研究和推廣。但受限于跨品牌、多車型、換電平臺和裝置技術、換電電池包通信協(xié)議、電連接器技術、液冷連接器技術、電池包技術、換電機構技術、數(shù)據(jù)安全管理預警分析等技術的通用性，一座換電站只能服務于單一車輛品牌甚至單一車型，從而導致日益增大的建站需求和土地、電力資源有限的矛盾進一步凸顯。

今年4月，工業(yè)和信息化部、國家能源局決定聯(lián)合組織開展新能源汽車換電模式應用試點工作，為配合國家堅持以市場為主導來推動創(chuàng)新?lián)Q電商業(yè)模式探索的工作部署和要求，我們組織行業(yè)單位編制了本《標準》。希望以更加靈活和包容的團體標準的形式來驗證共享換電站在技術層面的可行性，為進一步的商業(yè)模式創(chuàng)新和大規(guī)模應用打好基礎。我們設想，按照“三步走”的方式來向市場推廣共享換電技術。

第一步，除電池包形狀、尺寸，接口結構、通訊協(xié)議，電連接器，水冷管路接口外，共享換電站將在實現(xiàn)土地、電力、水、安防、數(shù)據(jù)、充電、基建等基礎資源共享的基礎上同步實現(xiàn)機械鎖止機構解鎖、更換平臺，搬運設備，安全防護設施，車輛識別系統(tǒng)，電池包存放貨架，電力系統(tǒng)，充電機，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的共享。其中，包括利用云平臺實現(xiàn)互聯(lián)互通和智能識別；

第二步，隨著參與換電模式的企業(yè)數(shù)量的逐步壯大，共享換電站將在實現(xiàn)通訊協(xié)議，電連接器等共享的基礎上，進一步實現(xiàn)車型平臺的共享；

第三步，最終共享換電站將實現(xiàn)電池包平臺和電池模塊的共享。

我們希望通過為行業(yè)提供共享換電站的統(tǒng)一技術要求，最終能夠促成換電模式成為電動汽車能量補給市場的主動選擇。同時，我們也認為這是一個龐大而復雜的市場運營體系，需要車企、運營商、電力企業(yè)和土地資源方等單位之間相互密切協(xié)同，行業(yè)則需要為這種商業(yè)模式在技術上提供可能性。從而使得各參與方可以共同建立一種可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)模式。

二、《標準》的主要內容

《標準》明確了13個部分的內容。

第1部分總則（T/CAAMTB 55.1-2021）。明確了《標準》的術語和定義、關鍵技術、換電步驟、共享換電發(fā)展的關鍵階段。其中，關鍵技術包含車輛鑒權識別技術，換電整車定位技術，換電加解鎖技術，通信協(xié)議標準化，共享換電單電池包充電技術，共享換電站熱管理技術，共享換電數(shù)據(jù)接入與安全監(jiān)控、運營等7項；換電步驟按照先后順序包含車、站鑒權識別，車輛定位，電池包解鎖，電池包轉運，電池包加鎖，車輛自檢，訂單結算等7個步驟；共享換電發(fā)展的關鍵階段按照由易到難的順序包括資源共享，換電設備共享，換電接口標準化，換電系統(tǒng)和電池標準化，車輛底盤標準化等5個階段。

第2部分換電平臺和裝置技術要求（T/CAAMTB 55.2-2021）。明確了換電平臺是指用于實現(xiàn)對換電車輛進行電池包更換的機械臺架及設備，包括車輛停放平臺、電池包更換設備等。并規(guī)定了適用于電動乘用車共享換電站換電平臺的組成以及功能要求、性能要求、安全性要求、試驗方法等。其中，技術要求就環(huán)境溫度（工作環(huán)境：-20℃ ~ +50℃）、相對濕度（≤95%（40℃±2℃）（無凝露）），停車平臺尺寸（停車平臺長度應不小于5000mm，寬度應不小于3000mm，高度應不大于600mm，上/下坡平臺寬度不小于2700mm，傾角應不大于8°）和兼容性（適應軸距范圍：2400mm~3100mm；適應輪距范圍：輪胎外側距離1600mm~2000mm），接地性能（接地形式可采用與集裝箱共用接地的形式，設備接地電阻應小于4Ω，采用TN-S供電系統(tǒng)，零地線不得相互替代）以及電池包更換設備的耐溫度交變性能和耐濕熱性能等提出了具體要求。本部分還對試驗方法提出了具體要求。

第3部分換電電池包通信協(xié)議要求（T/CAAMTB 55.3-2021）。規(guī)定了共享換電電動乘用車電池包基于控制器局域網(wǎng)（CAN）的通信物理層（BMS與充電機的通訊應使用獨立于動力總成控制系統(tǒng)之外的CAN接口，通訊速率采用250kbit/s）、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層的定義。本部分將報文分為基本信息報文、運行數(shù)據(jù)報文、控制報文等三大類，并明確了報文格式和內容。本部分還提供了換電站內電池包網(wǎng)絡拓撲結構、換電站內電池包技術要求、換電站內電池包充電流程、傳輸協(xié)議功能示例作為資料性附錄供行業(yè)參考。

第4部分車輛識別系統(tǒng)要求（T/CAAMTB 55.4-2021）。規(guī)定了本部分適用于電動乘用車共享換電站車輛識別系統(tǒng)的組成以及功能要求、性能要求、安全性要求、試驗方法等。其中，技術要求對環(huán)境溫度和相對濕度與第二部分保持一致。并對識別范圍（車輛識別單元識別距離應不小于2m）、識別車速（車輛識別單元應能夠識別以0km/h~60km/h速度范圍內通過識別區(qū)域的車輛信息）、識別正確率（車輛身份信息識別正確率應不小于97%）、信息捕獲率（車輛身份信息捕獲率應不小于95%）、噪聲限值（車輛識別系統(tǒng)工作時噪聲應不大于65dB）、外殼防護（戶外安裝的部件應采取密封措施，外殼的防護等級為IP55）、耐火阻燃（應使用GB 8624規(guī)定的燃燒性能為B1級以上材料，塑料組件應使用V-0等級材料）提出了具體限值要求。本部分還對試驗方法提出了具體要求。

第5部分電池包技術要求（T/CAAMTB 55.5-2021）。本部分規(guī)定了共享換電電動乘用車底盤式換電電池包規(guī)格及尺寸要求，適用于共享換電電動乘用車底盤式換電電池包。其中，一方面對電池包的電量規(guī)格要求（標稱電量用1C標定）、電壓規(guī)格要求（電壓范圍宜為240 V~550 V）提出了具體指標，并對電池包包容圖和包容尺寸予以明確，如下圖（表）所示。

另一方面，還對整包換電卡扣式定位與緊固結構要求、分包式電池換電機構的定位與緊固結構要求予以明確。本部分最后，還提供了兩種典型換電電池包包容形狀和尺寸作為資料性附錄供行業(yè)參考。

第6部分車輛換電機構技術要求（T/CAAMTB 55.6-2021）。本部分規(guī)定了共享換電電動乘用車車端換電機構的技術要求。其中，在耐久性要求中，卡扣式鎖止機構耐久壽命不低于10000次，螺紋式鎖止機構耐久壽命不低于3000次；在卡扣式鎖止機構技術要求里，明確了二級鎖止機構解鎖力不應超過800N。本部分還分別對卡扣式鎖止機構和螺紋式鎖止機構從技術到外觀提出了相關要求并明確了試驗要求。本部分最后，提供了整車試驗記錄單和車端換電機構布置圖及關鍵尺寸作為規(guī)范性附錄供行業(yè)參考。

第7部分電連接器技術要求（T/CAAMTB 55.7-2021）。本部分規(guī)定了共享換電電動乘用車電池包電連接器的技術要求以及標識、包裝、運輸和存儲的要求，共享換電電動乘用車電池包電連接器(以下簡稱“電連接器”)的試驗方法和檢驗規(guī)則。

其中，明確了導向浮動（導向機構軸向應能修正不小于1°的角度偏差，垂直換電X/Y/Z向浮動不小于±5mm, 水平換電X/Y/Z向浮動不小于±3mm。電連接器在耦合過程中，浮動跟隨機構軸向位置不發(fā)生偏移，耦合后浮動跟隨機構偏移至軸向極限位置時，壓縮力不宜超過1200N。），插拔力（電連接器耦合和脫開全過程的插拔力不應大于400N），防護等級（電連接器插頭和插座耦合后滿足IP67&IP69K），機械壽命（電連接器的插拔壽命應不低于10000次），絕緣電阻（在規(guī)定的試驗要求中，每個端子和殼體零件之間的絕緣電阻≥200 MΩ）、介電強度（在規(guī)定的試驗要求中，漏電流≤5mA），接觸電阻（垂直換電：正常條件下，功率接觸對：≤0.3mΩ、信號接觸對：≤5mΩ；振動、沖擊、環(huán)境老化試驗后：高壓極柱≤1mΩ ；低壓極柱≤10mΩ。水平換電：正常條件下，功率接觸對：≤1mΩ、信號接觸對：≤100mΩ；振動、沖擊、環(huán)境老化試驗后：高壓極柱≤2mΩ ；低壓極柱≤200mΩ），阻燃（非金屬材料垂直燃燒滿足V0，水平燃燒滿足HB）等具體性能要求。

本部分還針對高海拔、高鹽霧等特殊環(huán)境工況條件下，在規(guī)定的試驗要求下的絕緣電阻、介電強度和接觸電阻均需滿足上述要求。

本部分最后，還提供了水平換電電連接器和垂直換電電連接器的接口及功能，尺寸及觸頭布置位置作為典型換電電連接器的規(guī)范性附錄供行業(yè)參考。

第8部分液冷連接器技術要求（T/CAAMTB 55.8-2021）。本部分規(guī)定了共享換電電動乘用車及共享換電站電池液冷連接器的技術要求和試驗方法。

其中，明確了浮動能力（在規(guī)定的試驗要求下，換電電池包液冷連接器應在x、y、z方向均具備大于等于±3mm的浮動能力及大于等于1°的角度糾正能力），插拔壽命（在規(guī)定的試驗要求下，換電電池包液冷連接器插拔壽命應大于等于10000次），泄漏量（在規(guī)定的試驗要求下，換電電池包液冷連接器泄漏量應小于等于0.5mL/次），插拔力（在規(guī)定的試驗要求下，換電電池包液冷連接器插拔力應不超過800N），流阻（在規(guī)定的試驗要求下，換電電池包液冷連接器進出水口壓降應小于等于0.25bar），氣密性（在規(guī)定的試驗要求下，換電電池包液冷連接器單件及組合件氣體泄漏量均應小于0.5cc/min），IP等級（在規(guī)定的試驗要求下，換電電池包液冷連接器應滿足IP67及IPX9K等級）等具體性能要求。

本部分就適用冷卻液體還提出了宜使用冰點溫度為-40℃的免維護的乙二醇型冷卻液的建議，以便兼容不同車企的液冷電池包，為“三步走”的最后一步做好鋪墊。

本部分最后，還提供了一種典型換電電池包液冷連接器的外形和尺寸作為規(guī)范性附錄，以供行業(yè)參考。

第9部分充電設備、搬運設備、電池倉儲系統(tǒng)要求（T/CAAMTB 55.9-2021）。本部分規(guī)定了電動乘用車共享換電站的充電設備、搬運設備、電池包存放周轉貨架系統(tǒng)和換電站內動力電池系統(tǒng)維護和儲存要求。

其中，在充電設備和搬運設備的電氣安全要求中重點就所有外露導電部分都應按GB5226.1-2008中8.2.1的要求連接到保護聯(lián)結電路上。接地端子或接地觸點與接地金屬部件之間的連接，應具有低電阻值，其電阻值應不超過0.1Ω。電氣設備的所有電路導線與保護連接電路之間應按照GB/T5290、GB/T8554和GB4793規(guī)定經(jīng)受至少60s時間的耐電壓試驗。對搬運設備在正常運行時，提出了噪聲聲壓級不應大于80dB(A)的具體限值。

此外，本部分還在儲存要求中，對儲存狀態(tài)（電池包宜處于30%~70%SOC），儲存溫度和濕度（產(chǎn)品的儲存溫度應在-20~35℃，環(huán)境濕度低于65%RH），儲存時間及要求（每月應定期檢查一次電池狀態(tài)，保證電池的SOC在30%以上）作出了規(guī)定。

第10部分數(shù)據(jù)安全管理，風險預警分析技術要求（T/CAAMTB 55.10-2021）。本部分規(guī)定了電動乘用車換電過程中的數(shù)據(jù)上傳，包括換電站登入、準備換電（換電握手）、換電過程、換電后電池補能過程、換電后電池置放過程等5個過程中換電站、電池采集和上傳的數(shù)據(jù)要求。在換電站與服務平臺通信中，明確了數(shù)據(jù)包結構，定義了命令和應答標識，在整個數(shù)據(jù)包中，“設備編號”為唯一識別碼。其中，進一步規(guī)定了換電站登入，實時信息上報（實時信息上報格式、換電站數(shù)據(jù)、換電站報警數(shù)據(jù)、電池數(shù)據(jù)），換電操作過程上報（換電握手過程，換電操作過程），補發(fā)信息上報和換電站登出所涉及的數(shù)據(jù)字段及其類型和長度。本部分還提出了換電站和電池故障處置措施和數(shù)據(jù)安全管理要求。

第11部分安全防護及應急要求（T/CAAMTB 55.11-2021）。本部分規(guī)定了電動乘用車共享換電站的安全防護及應急措施規(guī)定及試驗方法。分別從充電設備防護，搬運設備防護，電池包存放設備防護，人員防護，場地防護（防水、防雷、防火、防鼠及其他小型動物），車輛防護及應急措施等方面提出了有關要求。

第12部分換電站規(guī)劃布局要求（T/CAAMTB 55.12-2021）。本部分規(guī)定了電動乘用車共享換電站的站址選擇、站區(qū)規(guī)劃和總布置，供配電系統(tǒng)，土建，消防，節(jié)能與環(huán)保要求。

第13部分換電站標識、安全運營、設備運輸和安裝要求（T/CAAMTB 55.13-2021）。本部分規(guī)定了電動乘用車共享換電站的標識、安全運營、設備運輸和安裝的要求及試驗方法。

最后需要指出，共享并不是包容所有，要有所為有所不為。各主要參與企業(yè)在編制的過程中都或多或少的為了行業(yè)的這一共同目標做了妥協(xié)。在保證共享換電站使用的安全性、可靠性和穩(wěn)定性的大前提下，著力提升共享換電的經(jīng)濟性、便捷性和易用性。因此，本《標準》沒有包含所有鎖止機構，對于電動乘用車整體式電池包更換的只有兩類鎖止機構——卡扣式和楔形（螺紋式）鎖止機構。另外，為了共享換電的商業(yè)模式建立，電池包的種類也不宜過多，否則共享換電站需要儲備很多不同規(guī)格的電池包，從而降低其經(jīng)濟性。（劉鍇 中國電動汽車充電基礎設施促進聯(lián)盟 技術和認證部主任、T/CAAMTB 55《電動乘用車共享換電站建設規(guī)范》 主要起草人）