能源供給是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)，能源供給模式與電動(dòng)汽車的發(fā)展密切相關(guān)。目前電動(dòng)汽車的能源供給存在兩種模式，充電和換電。充電分為慢充和快充，慢充充電時(shí)間較長，快充會(huì)影響電池使用壽命。而換電模式，通過直接快速高效替代電量較低的電池，實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)能，越來越受到人們的關(guān)注。新能源廠商例如蔚來，在電動(dòng)汽車補(bǔ)能方式上，將換電作為亮點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行推廣。
換電模式基于自身的技術(shù)特點(diǎn)和適用場景也面臨許多問題，如果想進(jìn)一步拓展換電模式需要從以下四個(gè)維度進(jìn)一步開展技術(shù)的深入研究：
▲圖1 換電模式的研究方向
一、電池與電動(dòng)汽車的標(biāo)準(zhǔn)化
（1）電池體系的標(biāo)準(zhǔn)化
在我之前新能源動(dòng)力電池技術(shù)三部曲電芯篇的時(shí)候也提到過，要想滿足新能源市場的產(chǎn)能需求，整個(gè)電芯體系的標(biāo)準(zhǔn)化至關(guān)重要。對于換電模式來講，電池體系的標(biāo)準(zhǔn)化，可以靈活滿足不同里程電池的需求匹配。1月18日，時(shí)代電服在線上舉行發(fā)布會(huì)，發(fā)布換電服務(wù)品牌EVOGO及組合換電整體解決方案。其中提到了專門為實(shí)現(xiàn)共享換電開發(fā)的“巧克力換電塊”，小而高能，自由組合，極簡設(shè)計(jì)。值得一提的是，標(biāo)準(zhǔn)化的電池塊配上無線BMS技術(shù) （無線BMS技術(shù)參考我之前寫的純電動(dòng)汽車BMS系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢的探討）將會(huì)極大提升動(dòng)力電池系統(tǒng)的靈活性和匹配性。換電站適配使用“巧克力換電塊”各品牌車型，實(shí)現(xiàn)換電車型的選擇自由。據(jù)自身的使用場景與習(xí)慣，自由選擇租用換電塊的數(shù)量。
▲圖2 寧德時(shí)代 巧克力電塊
（2) 換電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化
目前換電的方式主要有三種，其中底盤換電式是最常用的一種。
▲表1 換電方式
▲表2 換電技術(shù)要求及特征
不同廠家生產(chǎn)的電池和電動(dòng)汽車都有所不同，包括尺寸、接口和布置方式等，這給換電模式的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化操作帶來了很大的困難，因此，制定與換電模式相配套的標(biāo)準(zhǔn)體系需要企業(yè)和政府共同完善制定。
二、電池集中型充電站和配送站的規(guī)劃建設(shè)
當(dāng)前很多新能源廠商在換電模式上投入大量的人力和物力，但是大家對于換電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性還需進(jìn)一步提升，尤其在充電站和換電站規(guī)劃上的研究。圖3示意了換電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和運(yùn)行層面所要考慮的基本單元及其相互關(guān)系。
從圖2可以看出，換電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，包括集中型充電站規(guī)劃、配送站規(guī)劃、電池的數(shù)量規(guī)劃等。未來隨著新能源汽車銷量的不斷提升，建立集中型充電站將會(huì)是實(shí)現(xiàn)電池統(tǒng)一調(diào)度和監(jiān)控的有效途徑。通過集中式的管理，可以有效參與電網(wǎng)負(fù)荷管理和系統(tǒng)調(diào)峰，提高電網(wǎng)的符合效率，從而提高系統(tǒng)整體運(yùn)行的效益。
▲圖3 換電網(wǎng)絡(luò)布局圖
配送站作為集中型充電站和電動(dòng)汽車連接中介，需要快速高效地完成換電任務(wù)，并且部分換電站還肩負(fù)著需要對電池進(jìn)行補(bǔ)能的工作，同時(shí)對換下來的電池進(jìn)行狀態(tài)管理。在規(guī)劃設(shè)計(jì)方面需要滿足占地面積，流通速度，容量和氣候環(huán)境等要求。
▲圖4 一般換電系統(tǒng)（配送站）構(gòu)成
▲圖5 寧德時(shí)代EVOGO換電站
如圖5，寧德時(shí)代換電站，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)站僅需三個(gè)停車位，單個(gè)電塊換電約1分鐘，站內(nèi)可存儲(chǔ)48個(gè)換電塊。換電站還可提供適配不同地區(qū)氣候環(huán)境條件的版本。
三、電池的流通管理
▲圖6 蔚來BasS模式
應(yīng)根據(jù)蓄電池本身性能及壽命特點(diǎn)和電動(dòng)車使用的需要，研究電池的流通辦法。蔚來通過其周到便捷的加電服務(wù)模式，完成了對充電、換電設(shè)施的廣泛鋪設(shè)和電池流通的服務(wù)。推出電池租用服務(wù) (BaaS,Battery as a Service)，實(shí)現(xiàn)車電分離 ，用戶只需支付買車費(fèi)用，不用購買動(dòng)力電池，采取每月支付租金租用電池的方式，使購車金額直接減少7萬元左右。這解決客戶因電池衰減而造成的車輛貶值的擔(dān)憂，并且購車時(shí)節(jié)省購車成本也降低了用戶的購車壓力。這種服務(wù)模式有助于提高蔚來汽車的銷量同時(shí)也能在一定程度上促進(jìn)電池的流通。但這會(huì)將電池折舊成本轉(zhuǎn)移到廠家身上。
總結(jié)：
面對新能源電動(dòng)汽車市場的快速增長，換電模式作為有效的補(bǔ)能技術(shù)能滿足新能源市場的需求。下一步圍繞電池體系和換電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化將會(huì)極大促進(jìn)換電模式的發(fā)展，尤其隨著主流電池廠商CATL入局，將會(huì)圍繞電池的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)展開持續(xù)競爭。電池更換式充電站的規(guī)劃更需要系統(tǒng)化思考建設(shè)，應(yīng)對將來的大量的補(bǔ)能需求。同時(shí)在電池流通領(lǐng)域需要?jiǎng)?chuàng)新營銷模式和方案，真正實(shí)現(xiàn)電池全生命周期的管理。
