CN109747466B - 基于换电模式的电动汽车电池调配系统和方法 - Google Patents

Abstract

基于换电模式的电动汽车电池调配系统，其特征在于：包括电动汽车(1)、充换电站网络(2)和支持动态配置容量的电池组(3)，通过将电动汽车与定制化充换电站结合起来，根据应用需求对动力电池进行动态调配，从而实现车电分离，提高电池的利用效率。

Description

基于换电模式的电动汽车电池调配系统和方法

技术领域

本发明涉及一种基于换电模式的电动汽车电池调配系统和方法，将电动汽车与定制化充换电站结合起来，根据应用需求对动力电池进行动态调配，从而实现车电分离，提高电池的利用效率，属于电动汽车系统设计的技术领域。

背景技术

一直以来，电动汽车的电能补给是一个棘手的问题。为改善使用性能和提升便利性，现有应用中采用的技术手段主要包括两个，即快速充电技术和换电技术（更换电池技术，如参考资料1）。上述两种技术手段，对于基础设施的建设都有一定的要求；并且其重点都是在于提升电能补给的便利性、并没有从根本上解决个性化需求的问题。

对于具有强烈的个性化需求特征的乘用车/家用车领域，其主要需求包括：

1、日常性短途行驶需求：日均行驶里程较短，通常为50-100公里；对电池续航里程要求较低；

2、间歇性长途行驶需求：在某些相对集中的时间段内，有长途行驶的需求，包括出差、旅游、走访亲友等；对电池续航里程要求较高；

由此可见，上述两种需求差异的核心是对电池的容量特性有不同的要求，因此单纯提升电能补给的便利性只能治标，不能治本。

随着动力电池技术的发展，也许在不久的将来就可以在电动汽车上配备能够续航里程500公里以上的电池，虽然这样可以基本解决里程焦虑，但是对于日均行驶里程较短的乘用车而言，也将造成极大的资源闲置和浪费。而且，电动汽车的环境相对比较复杂和恶劣，因此长期存放在电动汽车之中的动力电池，其日历寿命也会缩短很多、明显低于电池的理论寿命，这也就必然加重资源浪费的程度。因为，当续航里程增加时，车载动力电池的充电频率降低，理论上动力电池的循环次数可达到2000-4000次，而纯电动乘用车即使使用8-10年、动力电池的循环次数也仅为400-600次左右。但由于电动汽车所处的外部环境复杂多变，若不进行合理的养护、则车载电池是否能坚持使用8年都是未知的，并且退役之后的电池剩余的可直接利用价值也所剩无几。

还有一点，电动汽车很多事故是在夜间停车的时间段发生的、尤其是进行夜间充电的情况下。由于夜间管理难度大、且不易及时发现问题，往往导致事故升级造成严重后果。当车载电池的数量增多时，诱发事故的概率也随之升高。

需要说明的是，利用电动汽车实现大规模的“电能替代”具有极重要的意义，但其前提条件是电动汽车的电能补充过程应主要利用谷电完成，谷电充电应用比例应达到80%以上。这样不仅实现了“电能替代”，更可以自然而然的消除电网的昼夜峰谷差异，可谓一举两得。相反，如果电动汽车的电能补充过程不能利用谷电完成，则会极大的加剧电网峰谷差异，其中隐藏着巨大的系统性风险、可谓得不偿失。

现有技术手段中，为尽可能的多利用谷电，主要有三方面的措施：

第一，在充换电站中，包括现有的充电模式和换电模式均需要储备大量的自备电池，在谷电时段集中储存电能，主要在非谷电时段进行充电或换电操作、即为电动汽车补充电能；其缺点在于，储备大量的储能电池投资成本巨大，并且实际上拉低了电池的总体利用效率；

第二、在充换电站中，设置大规模的配备充电桩的停车场，将车辆集中停放在停车场中，在谷电时段进行充电；其缺点在于，投资依然偏高，停车场的选址面临两难选择、对于用户而言便利性较差；

第三、大规模的建设分散式充电设施，即将车桩比提升到1：1；实际上，如果综合考虑各种因素，只有当车桩比达到1：2或1：3时，用户才能够普遍感受到充电的便利性；但现实情况是车桩比达到1：1的目标都有较大的困难和差距。

参考资料：

1、中国专利：申请号2016108904412 ，用于电动汽车的底盘式换电站及其换电方法。

发明内容

针对现有的技术的问题，本发明的技术方案是，将电动汽车与定制化充换电站结合起来，根据应用需求对动力电池进行动态调配，从而实现车电分离，提高电池的利用效率。

本发明的基于换电模式的电动汽车电池调配系统，其特征在于：包括电动汽车、充换电站网络和支持动态配置容量的电池组，其中：

电动汽车支持换电操作；

充换电站网络包括若干个充换电站和管理调度中心；

电池组分为电动汽车中的车载电池组和充换电站中的备用电池组；由电动汽车和充换电站网络共同对电池组进行管理和使用；具体的：

各个电动汽车中的车载电池组的容量是根据用户各自的当前需求灵活配置的；

各个充换电站中存放备用电池组，并对其进行养护、备用，在充换电站中能够对各个备用电池组的容量进行动态调整、并进行排列组合，从而形成若干种不同容量的编组；

当用户需求发生改变并需要增加车载电池组容量时，将电动汽车驶入充换电站进行换电操作，将编组容量较小的车载电池组卸载放入充换电站中，并从充换电站提取编组容量较大的备用电池组装载到电动汽车上；从而增加车载电池组容量、同时使得充换电站中的备用电池组的总容量减少；

当用户需求发生改变并需要减少车载电池组容量时，将电动汽车驶入充换电站进行换电操作，将编组容量较大的车载电池组卸载放入充换电站中，并从充换电站提取编组容量较小的备用电池组装载到电动汽车上；从而减少车载电池组容量、同时使得充换电站中的备用电池组的总容量增加。

进一步的，基于换电模式的电动汽车电池调配系统的运行方法是：

S1、信息收集整理：管理调度中心通过交通大数据收集分析，或、和，用户提交的预约换电信息，或、和，用户出行规律的预测，获得未来一段时间内用户的换电需求数据；所述的，用户的换电需求数据不仅包括用户对电池容量的需求数据、也包括用户对充换电站地点的选择性需求数据；

S2、内部分组调配：根据用户的换电需求数据，对各个充换电站中的备用电池组进行排列组合，并将充换电站中的备用电池组调配为与未来一段时间内用户的换电需求数据相适应的差异化的电池编组的配比、从而满足用户的换电需求；

需要指出的是，在实际运行中，可以灵活设置若干种不同容量的编组；例如，根据日均行驶里程按低于50公里、50-100公里、100-200公里和高于200公里划分，并相应的配置不同容量的电池编组；在不过分增加编组复杂度的前提下尽量满足用户的多样化、个性化的需求；例如，在工作日中，以短途通勤需求为主，则优先将充换电站中的电池组配置为小容量编组，其余的电池组配置为大容量编组；在节假日中，长途行驶的需求增多，则优先将充换电站中的电池组配置为大容量编组，其余的电池组配置为小容量编组；

S3、网络互动调配：用户的换电需求的变化不仅体现在对车载电池容量需求的变化上，也会体现在换电热点区域的转换上；管理调度中心根据用户的换电需求数据进行统一规划，再通过交通工具将储备量大于需求量的充换电站中的备用电池组统筹调配到储备量小于需求量的充换电站之中、从而满足用户的换电需求；

例如，在工作日中，换电需求会相对集中于城市内部区域；在节假日中，换电需求会向高速公路等城市外部交通网络扩散；通过网络互动调配，可以实现资源的高效率配置，以应对各种应用状态。

进一步的，充换电站对充换电站中存放的备用电池组进行综合利用，具体包括分布式储能、电网调峰、电网调频、新能源发电并网、高可靠性备用电源，其中的一种或多种应用。

进一步的，管理调度中心对车载电池组和备用电池组的使用情况进行统一监控，通过统一规划控制各个电池组的使用频率保持基本一致，以防止出现个别电池组被过于频繁使用的情况。

本发明的优点：

1、根据用户实际需求尽可能的减少车载电池的容量，对于短途行驶需求占比较高的乘用车/家用车意义重大；在约占总行驶里程70-80%的短途行驶模式下，电动汽车的总重量减轻，有利于节能；同时大部分时间中车载电池的数量较少，一定程度上做到车电分离，从而减轻车辆热管理系统的负担、并降低了发生安全事故的风险；

2、增加了动力电池在充换电站中的时间，可采用恒温恒湿的环境对电池进行养护、并定期对电池进行检测，从而延长电池的日历寿命；并且，通过延长日历寿命和提高使用频率，使得电池在正常日历寿命周期内充分利用可用循环次数，由此退役电池将直接进入拆解流程、可以杜绝退役电池流入难以监管的低端梯次利用场景；

3、充换电站中仅需要少量的自备电池即可正常运营（自备电池比例约为总体动力电池容量的5-10%）、大幅度降低了项目投资，并且对于充换电站选址的要求降低，有利于充换电站的推广；某些小型充换电站可以设置在社区内或社区周边位置；

4、提高了充换电站的通用性，由于充换电站对自备电池的依赖度降低，因此即使同时存在若干种与不同品牌电动汽车配套的电池组，也不影响其运营，只要符合一定的接口规范即可统一管理（可以参考充电桩的接口规范）；而传统换电站则无法实现多品牌、多型号电池混用的运行模式；

5、通过管理调度中心的调度管理，可以进一步提升电池的利用效率，从而降低电池总体使用量，节约大量的社会资源；

6、充换电站对其中的备用电池组进行综合利用，使得现役动力电池在其生命周期内的循环次数可以达到2000-4000次，可以充分发挥电池的潜在利用价值；

7、摆脱了传统充换电站以充换电量为主要营业收入的模式，相对较低的换电频率使得充换电站的运营更加合理。

附图说明

附图1：本发明的支持动态配置容量的电池组的结构示意图（俯视图）；

附图2：本发明的支持动态配置容量的电池组的结构示意图（侧视图）；

附图3：本发明的支持动态配置容量的电池组的动态编组排列组合示例；

附图4：本发明的换电模式的电动汽车电池调配系统示意图；

附图5：本发明的换电模式的电动汽车电池调配系统的运行方法流程图；

附图6：本发明的换电模式的电动汽车电池调配系统的运行方法流程图（续一）；

附图7：本发明的换电模式的电动汽车电池调配系统的运行方法流程图（续二）；

其中，。

具体实施方式

以下，结合实施例及附图对本发明的方案进行进一步说明。

实施例1：

本实施例介绍本发明的支持动态配置容量的电池组的结构形式。

如附图1、2所示，支持动态配置容量的电池组3的结构是：包括电池组主框架301、对外电气接口302、若干个子框架303、并对应各个子框架303设置若干个内部电气接口304；

电池组3中包含若干个模块化分组电池305，模块化分组电池305能够对应安装到各个子框架303之中并固定，并与内部电气接口304对接；

各个内部电气接口304分别与对外电气接口302相连接、并通过对外电气接口302汇总输出；

各个子框架303中均可以选择安装或不安装模块化分组电池305，由此实现对电池组容量的动态配置；

进一步的，各个模块化分组电池305采用相同的输出电压，再以并联连接的方式通过内部电气接口304汇总连接到对外电气接口302并输出；

进一步的，电池组主框架301中还包含锁紧装置，用于在换电操作中与电动汽车1的主体进行对接锁定或拆卸分离；所述的锁紧装置可以是人工锁紧装置；也可以是机械半自动锁紧装置或机械自动锁紧装置（可参照参考资料1）；

电池组3既可以装载到电动汽车1之中、并通过对外电气接口302与电动汽车1对接；也可以从电动汽车1中卸载下来、或在充换电站中进行替换操作；

所述的替换操作包括：以补充电能为目标的替换，或、和，以改变车载电池组容量为目标的替换；具体的：

第一，对于以改变车载电池组容量为目标的替换：

首先确定用户在未来一段时间内的驾驶需求，并根据用户需求计算出满足其需要的对应的电池组容量；电动汽车1在充换电站2a中进行换电操作时，充换电站2a通过对内部存放的电池组主框架301内的模块化分组电池305进行灵活配置、调配出满足用户需求的备用电池组3b；然后，将电动汽车1内的车载电池组3a卸载出来、并将满足用户需求的备用电池组3b装载到电动汽车1之中；

第二，对于以补充电能为目标的替换：

当用户发现车载电池组3a的剩余电量不足以满足使用需求时，将电动汽车1驶入充换电站2a中进行换电操作；充换电站2a提取与该车载电池组3a容量相同或相近似、且电量充足的备用电池组3b；然后，将电动汽车1内的车载电池组3a卸载出来、并将满足用户需求的备用电池组3b装载到电动汽车1之中。

进一步的，对于未满负荷安装模块化分组电池305的电池组主框架301，其中存在部分空闲的子框架303，在空闲的子框架303中安装安全防护模块307，所述的安装安全防护模块307具有缓冲外部冲击的功能，或、和，防爆、阻燃的功能；

具体的，所述的安全防护模块307可以是缓冲垫；也可以包含灭火装置和异常检测传感器，当异常检测传感器检测到高温或猛烈撞击等异常时自动触发灭火装置。安全防护模块307的外形尺寸可以与模块化分组电池305相似或相同，但安全防护模块307的重量比模块化分组电池305轻很多；因此，加入安全防护模块307在提升车辆安全性的同时对车辆总重量的影响较小。

进一步的，所述的各个模块化分组电池305中安装身份识别及信息记录模块306，用于保持模块化分组电池305的唯一性和可追溯性，并记录模块化分组电池305的流转、使用、充放电行为的相关数据；

具体的，模块化分组电池305只能放置在电动汽车1或充换电站2a中，并可以临时性的与充电设施或换电设施进行连接；而身份识别及信息记录模块306通过近场通讯的技术手段分别与电动汽车控制系统、充换电站管理系统、充电设施或换电设施建立心跳连接，对模块化分组电池305进行全程监控、并形成闭环管理，防范对电池进行不可控的违规操作。

以下举例说明动态配置容量的电池组的具体编组方法：

首先，在电池组主框架301中设置三个子框架303；并将模块化分组电池305的容量设定为15Kwh和20Kwh两种规格；再通过不同的排列组合，即可获得若干种不同容量的电池编组，如附图3所示：

① 15Kwh编组：中间的子框架中安装15Kwh的模块化分组电池，上下两个子框架中分别安装安全防护模块；

② 20Kwh编组：中间的子框架中安装20Kwh的模块化分组电池，上下两个子框架中分别安装安全防护模块；

③ 30Kwh编组：上下两个子框架中分别安装15Kwh的模块化分组电池，中间的子框架中安装安全防护模块；

④ 40Kwh编组：上下两个子框架中分别安装20Kwh的模块化分组电池，中间的子框架中安装安全防护模块；

⑤ 50Kwh编组：上下两个子框架中分别安装15Kwh的模块化分组电池，中间的子框架中安装20Kwh的模块化分组电池；

⑥ 60Kwh编组：三个子框架中分别安装20Kwh的模块化分组电池；

通过上述的编组方法即可实现灵活编组，最大程度的满足用户的个性化需求。

实施例2：

本实施例，介绍基于换电模式的电动汽车电池调配系统及其运行方法。

如附图4所示，电动汽车电池调配系统的结构特点是：

充换电站网络2包括若干个充换电站2a和管理调度中心2b；如N1箭头所示，管理调度中心2b对若干个充换电站2a进行统一管理和调度；

各个充换电站2a中存放备用电池组3b，在充换电站2a中能够对各个备用电池组3b的容量进行动态调整、并进行排列组合，从而形成若干种不同容量的编组；如N2箭头所示，各个充换电站2a之间可以对备用电池组3b相互调剂；具体调度方案由管理调度中心2b制定并统一规划；

各个电动汽车1中包含车载电池组3a，如N3箭头所示，电动汽车1可以与充换电站2a进行电池组的替换操作，替换操作可以是以补充电能为目标的替换，或、和，以改变车载电池组容量为目标的替换。

简而言之，本发明的充换电站是定制化充换电站，可以为电动汽车用户提供更精准、更灵活的服务。

如附图5、6、7所示，电动汽车电池调配系统的运行实例主要包括：

第一、电动汽车1正常使用：当车载电池组3a电量较充裕时，用户可正常使用。

第二、各个充换电站2a对站内备用电池组3b进行综合利用：由于充换电站2a代为管理了大量的电动汽车（乘用车）闲置电池，可以对这些电池进行养护的同时，进行综合利用、大幅提高电池的利用效率。

第三、管理调度中心2b收集并分析用户换电需求，主要方法包括：对交通大数据进行收集分析、整理用户提交的预约换电信息、对用户出行规律的智能分析预测；

然后，定期判断换电需求的变化程度：

若换电需求为局部变化，则制定相应的局部调整计划、再下发给各个充换电站2a，由各个充换电站2a进行内部调整编组；由于充换电站2a中有一定存量的电动汽车闲置电池和少量的自备电池，因此具有一定的自我调节能力；

若换电需求发生重大变化，则制定相应的全面调整计划、再下发给各个充换电站2a，由各个充换电站2a结合交通工具联动调整编组、即“网络互动调配”。

第四、当电动汽车1的车载电池组3a电量不足时，由用户选择补电模式；

若选择充电，则寻找充电设施进行充电；此处所指的充电设施主要是指私有桩或专用桩、以谷电充电为主要方式；

需要说明的是，乘用车由于日均行驶里程短，因此利用私有桩或专用桩以谷电充电基本可以满足用户日常续航需求，而这样可以大幅降低换电站更换电池的次数、减轻换电站的 运行压力；同时，用户也能够享受比较优惠的电价；

若选择换电，具体流程如下：

1、查找换电网点，即向管理调度中心2b发出换电请求，其中包含用户当前位置信息和车载电池容量信息；

2、管理调度中心2b根据用户当前位置和车载电池容量提供可用网点信息，并发送给用户；

3、用户在可用网点列表中选定换电网点，并发送反馈信息给管理调度中心2b；

4、管理调度中心2b接收用户反馈信息，并向用户指定的充换电站2a发送用户换电信息，而该充换电站2a则根据换电信息进行准备工作；

5、用户将车辆驶入充换电站2a，由充换电站2a对车辆更换对应规格容量的电量充足的电池；

6、用户将车辆驶出充换电站2a，并继续使用。

第五、当因个人原因需暂停使用车辆（例如较长时间出差、旅游等），用户将车辆驶入充换电站2a，由充换电站2a对车辆更换最小规格容量的电池；然后用户将车辆驶出充换电站2a，妥善停车、并暂停使用车辆；同时，充换电站2a将相关信息上传至管理调度中心2b。

第六、当用户需求变化、需要改变车载电池容量（包括停用后恢复）时，具体流程如下：

1、向管理调度中心2b发出换电请求，其中包含用户当前位置信息、当前车载电池容量和需更换的电池容量信息；

2、管理调度中心2b根据相关信息提供可用网点信息，并发送给用户；

3、用户在可用网点列表中选定换电网点，并发送反馈信息给管理调度中心2b；

4、管理调度中心2b接收用户反馈信息，并向用户指定的充换电站2a发送用户换电信息，而该充换电站2a则根据换电信息进行准备工作；

5、用户将车辆驶入充换电站2a，由充换电站2a对车辆更换对应规格容量的电量充足的电池；

6、用户将车辆驶出充换电站2a，并继续使用。

第七、营运车辆夜间补电需求：营运车辆包括公交车、出租车、货车、工程车辆等，营运车辆每日耗电量较大，通常每天营运结束后都有大量补电的需求，具体流程如下：

1、结束营运后将车辆驶入充换电站2a，由充换电站2a对车辆更换较小规格容量的电池；

2、用户将车辆驶出充换电站2a，并选择自己方便的位置妥善停车；此时，车载的较小规格容量的电池可以支持20-50公里的续航里程；

3、充换电站2a利用谷电对代管电池进行充电；

4、后一工作日开始营运前将车辆再次驶入充换电站2a，由充换电站2a对车辆更换已充电的电池；

5、车辆出站后即可开始正常营运；

该流程与现有技术相比，虽然需要进行两次换电操作，但其优点在于：用户无须耗费大量时间在充换电站2a等待充电过程；充换电站2a也可以节省大量的配备大功率充电桩的专用停车场。

第八、私有电池的充电/快充服务：对于使用私有电池的乘用车，也可以提供更好的充电服务，具体流程如下：

1、用户将车辆驶入充换电站2a，由充换电站2a对车辆更换最小规格容量的电池；

2、用户将车辆驶出充换电站2a，并在充换电站2a附近选择位置妥善停车、也可以短途行驶；此时，车载的最小规格容量的电池可以支持约10-20公里的续航里程；

3、充换电站2a对代管的私有电池进行充电、包括慢充和快充；其中，慢充主要针对用户没有专用充电桩进行谷电充电的情况，此时充换电站2a应设置在用户主要停车位置的附近、例如办公楼宇或住宅小区的附近；

4、当用户收到充电完成提示后，将车辆再次驶入充换电站2a，由充换电站2a对车辆更换已充电的电池；

5、车辆出站后即可继续使用；

该流程与现有技术相比，虽然需要进行两次换电操作，但其优点在于：电池可以从车辆中卸载出来在站内恒温恒湿条件下进行充电和养护、安全性更高；尤其是快充模式，卸载充电相比于车载充电对电池的损伤更小；快充电站也可以节省配备大功率充电桩的专用停车位，对大量位于城市中心区域的快充电站不仅节省投资、更增加了选址的灵活性；而两次换电的合计时间仍低于快充过程的等待时间、并避免了排队等候现象的发生。

需要说明的是，上述实例中，用户也可以与充换电站2a进行直接交互并完成换电操作，再由充换电站2a将相关信息上传至管理调度中心2b。

根据国家发展规划展望2030年：我国电动汽车保有量将达到1亿辆、车载电池容量约50亿千瓦时，其中绝大部分是乘用车；同时，各种其他储能电池（包括为电动汽车充电配套的电池）总容量也将达到50亿千瓦时；合计全体系电池总容量为100亿千瓦时。但是，此时全体系中电池的利用率则明显偏低。

若采用本发明的技术方案，在则相同情况下、全体系电池总容量可以降低为67亿千瓦时，同时全体系中电池的利用率显著上升、在电池生命周期内创造更多的价值。对比分析详见下表：

综上所述，本发明的技术方案可以极大的提升电动汽车动力电池的利用率，一方面为广大电动汽车用户提供更优质的服务；另一方面则节约了大量的社会资源和成本，为“电能替代”目标的实现奠定坚实的基础。

本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.基于换电模式的电动汽车电池调配系统，其特征在于：包括电动汽车(1)、充换电站网络(2)和支持动态配置容量的电池组(3)，其中：

电动汽车(1)支持换电操作；

充换电站网络(2)包括若干个充换电站(2a)和管理调度中心(2b)；

电池组(3)分为电动汽车(1)中的车载电池组(3a)和充换电站(2a)中的备用电池组(3b)；由电动汽车(1)和充换电站网络(2)共同对电池组(3)进行管理和使用；具体的：

各个电动汽车(1)中的车载电池组(3a)的容量是根据用户各自的当前需求灵活配置的；

各个充换电站(2a)中存放备用电池组(3b)，并对其进行养护、备用，在充换电站(2a)中能够根据用户的换电需求数据，对各个备用电池组(3b)的容量预先进行动态调整、并进行排列组合，从而形成若干种不同容量的编组；

具体的，支持动态配置容量的电池组(3)的结构是：包括电池组主框架(301)、对外电气接口(302)、若干个子框架(303)、并对应各个子框架(303)设置若干个内部电气接口(304)；

电池组(3)中包含若干个模块化分组电池(305)，模块化分组电池(305)能够对应安装到各个子框架(303)之中并固定，并与内部电气接口(304)对接；

各个内部电气接口(304)分别与对外电气接口(302)相连接、并通过对外电气接口(302)汇总输出；

在充换电站(2a)中，各个子框架(303)中均可以选择安装或不安装模块化分组电池(305)，由此实现对电池组容量的动态配置；

电池组(3)既能够整体装载到电动汽车(1)之中、并通过对外电气接口(302)与电动汽车(1)对接；也能够从电动汽车(1)中整体卸载下来、或在充换电站(2a)中进行替换操作；

所述的替换操作包括：以补充电能为目标的替换，或、和，以改变车载电池组容量为目标的替换；

当用户需求发生改变并需要增加车载电池组(3a)容量时，将电动汽车(1)驶入充换电站(2a)进行换电操作，将编组容量较小的车载电池组(3a)整体卸载放入充换电站(2a)中，并从充换电站(2a)提取编组容量较大的备用电池组(3b)整体装载到电动汽车(1)上；从而增加车载电池组(3a)容量、同时使得充换电站(2a)中的备用电池组(3b)的总容量减少；

当用户需求发生改变并需要减少车载电池组(3a)容量时，将电动汽车(1)驶入充换电站(2a)进行换电操作，将编组容量较大的车载电池组(3a)整体卸载放入充换电站(2a)中，并从充换电站(2a)提取编组容量较小的备用电池组(3b)整体装载到电动汽车(1)上；从而减少车载电池组(3a)容量、同时使得充换电站(2a)中的备用电池组(3b)的总容量增加。

2.根据权利要求1所述的基于换电模式的电动汽车电池调配系统，其特征在于：对于未满负荷安装模块化分组电池(305)的电池组主框架(301)，其中存在部分空闲的子框架(303)，在空闲的子框架(303)中安装安全防护模块(307)，所述的安全防护模块(307)具有缓冲外部冲击的功能，或、和，防爆、阻燃的功能。

3.根据权利要求1所述的基于换电模式的电动汽车电池调配系统，其特征在于：所述的各个模块化分组电池(305)中安装身份识别及信息记录模块(306)，用于保持模块化分组电池(305)的唯一性和可追溯性，并记录模块化分组电池(305)的流转、使用、充放电行为的相关数据。

4.根据权利要求1所述的基于换电模式的电动汽车电池调配系统，其特征在于：基于换电模式的电动汽车电池调配系统的运行方法是：

S1、信息收集整理：管理调度中心(2b)通过交通大数据收集分析，或、和，用户提交的预约换电信息，或、和，用户出行规律的预测，获得未来一段时间内用户的换电需求数据；所述的用户的换电需求数据不仅包括用户对电池容量的需求数据、也包括用户对充换电站地点的选择性需求数据；

S2、内部分组调配：根据用户的换电需求数据，对各个充换电站(2a)中的备用电池组(3b)进行排列组合，并将充换电站(2a)中的备用电池组(3b)调配为与未来一段时间内用户的换电需求数据相适应的差异化的电池编组的配比、从而满足用户的换电需求；

S3、网络互动调配：用户的换电需求的变化不仅体现在对车载电池容量需求的变化上，也会体现在换电热点区域的转换上；管理调度中心(2b)根据用户的换电需求数据进行统一规划，再通过交通工具将储备量大于需求量的充换电站(2a)中的备用电池组(3b)统筹调配到储备量小于需求量的充换电站(2a)之中、从而满足用户的换电需求。

5.根据权利要求4所述的基于换电模式的电动汽车电池调配系统，其特征在于：充换电站(2a)对充换电站(2a)中存放的备用电池组(3b)进行综合利用，具体包括分布式储能、电网调峰、电网调频、新能源发电并网、高可靠性备用电源，其中的一种或多种应用。

6.根据权利要求4所述的基于换电模式的电动汽车电池调配系统，其特征在于：管理调度中心(2b)对车载电池组(3a)和备用电池组(3b)的使用情况进行统一监控，通过统一规划控制各个电池组(3)的使用频率保持基本一致，以防止出现个别电池组(3)被过于频繁使用的情况。