摘要：传统铅酸电池不易更换、充电不方便、充电时间长、有充电安全隐患等。随着电动车用户基数持续增多，越发频繁的电动车充电引发的火灾问题亟待解决。本文针对新型的锂电池电瓶车，提出了一套比较完整的共享锂电池智能换电平台设计方案，并对系统的关键技术进行了研究。 关键字：柔性线路 电动车；锂电池；换电系统
1前言
在城市个人出行中，低速、轻型的电动车是现在主流交通工具之一，据了解，目前国内有2.5亿电动车保有量。电动车虽然便于出行，但确实也存在着许多痛点：传统铅酸电池不易更换、充电不方便、充电时间长、有充电安全隐患等。随着电动车用户基数持续增多，尤其是O2O外卖兴起后急剧增加的外卖配送人，越发频繁的电动车充电引发的火灾引起了用户和社会各界的关注。
电动车共享锂电池智能换电系统面向的正是这一人，针对的是外卖、生鲜、同城配送等即足球机器人
时生活配送场景，从该领域的基础设施网络搭建切入，提高配送员的效率。
该系统是基于移动互联网、大数据和云平台技术打造的，通过智能换电柜定点投放搭建的换电网络，为两轮电动车用户提供绿、智能、安全的换电服务。
该系统的实施，一方面可以为美团、饿了么、盒马生鲜、闪送、点我达等骑手提供更加方便、快捷、安全的出行方式；另一方面，动车共享锂电池智能换电平台统一布局、统一规划，提升了城市形象，消除了不规范充电带来的安全隐患，同时可以为智慧城市建设提供大数据支撑。
2日志存储 系统的功能与用途
电动车共享锂电池智能换电平台侧重于研发：电动车信息化平台开发、电动车通讯模块与芯片设计开发，电动车大数据搜集系统与分析，智能城市交通网络模块设计开发，物联网在电动车的应用，人工智能在电动车的系统开发与应用。
该平台以手机APP作为用户接口，链接具备智能系统的电动车、电池交换系统与云端平台，除了供应电池交换之外，可以提供防盗、防碰撞、GPS、GPRS等功能，实现从机械
系统到智能系统的转化，实现了智能车辆和人工智能的有机结合。
3 锂电池智能换电柜柜体组装式方案设计
无人机控制系统锂电池智能换电柜内部包含大量的元件，结构紧凑，固传统的焊接式电柜很难符合本项目的要求。因此本项目换电柜总体拟采用组装式的设计，装配过程中不需要通过任何的焊接工艺，大大的降低了整机的装配难度。通过钣金件的折弯技术，增加换电柜总体的结构强度。该换电柜共10个锂电池充电槽，其中9个槽内部装有锂电池，一个空槽供用户放入空电锂电池。考虑换电柜内部的总体承重，在MIDAS软件中建立换电柜总体的承重模型，校核换电柜各个关键部位（如图三电池支撑板）的强度。再通过Inspire软件进行轻量化设计。最后设计出重量轻、强度高，且移动灵活，易维修和安全性能高的换电柜。
调料盒换电柜三维模型如图1所示，锂电池及充电器支撑板模型如图2所示。
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图1 换电柜三维模型 图2 支撑板模型
组装式换电柜柜体结构为多零件装配体，各零件间的连接、接触直接影响着柜体结构的整体性能，为了在分析中真实还原实际各零件间的接触关系，需要对所有接触进行检查，并选择合适的接触形式。根据初样机中整体换电柜的模型及使用工况中载荷分布。建立整机建立有限元模型，划分网格，计算工况和边界条件。获得不同工况下柜体结构的等效应力分布与变形情况，进行强度校核，验证结构设计合理性。换电柜内部锂电池支撑板的有限元分析如图3所示。
图3锂电池支撑板位移应力云图
4 换电系统中央控制板硬件设计及控制程序开发
换电系统中控板如图4所示，本身独立供电，需要有过压、过流保护，有水位及温度检测功能。换电系统中控板需要检测换电柜整体的营运状况。同时中控板须通过485通讯协议，读取锂电池BMS板中锂电池的温度、电量、充电次数、电流方向、电流值及错误代码等信息。用户扫描二维码后，通过控制换电柜门上的开关，准确快速的打开空电池柜门。同时还要处理换电柜在用户使用过程的一些异常情况，如上一个用户在取走电池后并没有关闭柜门，系统还如何提示下一个用户先关闭柜门再进行交换电；锂电池在自动机构的输送下，充电接口并没有准确对接等异常情况。并能在高温、进水、雷击、人为破坏等异常状况发生时，立即通过换电柜中的天线向平台报警并中断自身供电，确保换电柜安全。
图4 换电系统中控板
5 总结
电动车共享锂电池智能换电系统本项目不仅仅在环境保护上有所助益，更因为电池交换取代了传统的接线充电，大幅降低社会成本（包括节省充电时间、降低电池使用风险、降低失窃率等），且采用锂电池，避免使用铅酸电池的诸多后患，必然是今后的发展方向。但该系统的开发与设计非常庞大且复杂，处理的真实换电场景复杂多变，需要在后续的使用中不断的完善。
参考文献：
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【课题名称】台州科技职业学院2022年度校级课题，课题编号：22NDYZ07；
2022年台州市科技计划项目（工业类2批），项目编号：22gyb22；
2021年度高校国内访问工程师“校企合作项目”，二轮电动车锂电池智能交换柜设计及关键技术研究，项目编号：FG2021321。
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