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探索|换电技术的前世今生

探索|换电技术的前世今生

缺乏换电的通用标准是其普及的当头一棒

生不逢时 开创先河

谈到换电技术的开端,必须提到一家以色列电动汽车生产商—Better Place。

探索|换电技术的前世今生

图片中这位意气风发的人名为夏嘉曦,2007年离开SAP后他提出了纯电动汽车的换电技术,随后在以色列创立了一家名为Better Place的换电公司。该公司联合雷诺提出采用“车电分离+里程计费”的换电解决方案,即用户从雷诺购买换电车型,但电池则由Better Place所持有,向用户提供电池租赁、充电和更换电池服务,并以驾驶里程数为基础向顾客收取月费。

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2007年下半年,Better Place获得A轮1.11亿美元融资,随后经历数轮融资,估值一度达到空前的22.5亿美元。

但是,尽管融资金额再高,也抵不过成本高与销量低的无奈,2013年,夏嘉曦和他的Better Place梦轰然倒下,看不到希望的换电模式被资本无情抛弃。

Better Place的陨落现在看来更像是生不逢时,毕竟当年的新能源汽车产业整体环境与今时今日没有可比之处。但是Better Place给后人留下了完整的底盘换电技术和运营过程中的经验产生的价值无法估量。

艰难探索 不断创新

早在Better Place未进入国内市场时,国内就有企业在进行换电技术的研究,例如中国换电第一人:张建平,他创建的公司电巴新能源,拿下了2008年北京奥运会、2010年上海世博会和广州亚运会的换电站示范项目。

另外一个值得一提的企业是国家电网,国家电网在2011 年确定了“换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送”的发展战略,开展了一系列的试点工程,比如在北京的高安屯换电站,给环卫车换电;青岛薛家岛换电站,给公交车换电;在杭州更是建设了初具规模的换电网络,给出租车换电。

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2012年,国务院印发《节能与新能源汽车产业发展规划(2012―2020年)》,确立了以充电为主的电动汽车发展方向。

到了2013年探索换电模式的企业纷纷倒闭或停止投资,带头大哥国家电网也因战略调整,不再推行换电,换电行业进入了长达5-6年的沉寂期,慢慢退到角落不再受人关注,充电一路高歌。

在2014-2019年期间,换电虽然进入沉寂期内,但火种依然保留了下来,还有人在坚持。2016年张建平通过引入投资,电巴成为奥动新能源子公司,在此期间奥动联合北汽新能源在北京、厦门、广州等地进行换电出租车的落地运营,2020年更是发布了第四代换电站,换电时间只需20s。

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在这期间对于换电的普及还有一位大功臣,就是2014年成立的蔚来汽车,它把换电模式推到了私人消费领域。要知道过去换电都是针对公交、出租、网约、物流等运营车辆,因为这些相对比较容易有规模效应,而私人消费者的过于分散会导致成本的巨大提升。

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蔚来选择了成本最高的自建换电体系,自己的车、自己建站、自己提供换电服务,这个抉择虽然让蔚来背负了巨大的成本压力,当然这也让现在的蔚来车主也享受着独家的换电服务,换电也成为蔚来独家的护城河之一。

卷土重来 未来可期

换电的卷土重来的少不了国家政策的推动

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其中,2022年1月,国家十部委联合发布《关于进一步提升充换电基础设施服务保障能力的实施意见》中指出,要加强换电模式推广应用。

政策推动下,市场也更加火热,一下子涌入像上汽、东风、长安、广汽、吉利、协鑫、中石化、国电投等大企业进入,包括电池巨头“宁德时代”。

企业的目标也更加激进,像蔚来汽车宣布2025年换电站目标超过4000座,中石化在2025年目标的5000座充换电站,协鑫2025年6000座,奥动2025年10000座。

成为各大企业香饽饽的换电技术到底发展到了什么水平?

目前,换电方式主要分为四种:底盘换电、分箱换电、侧向换电、吊装式换电。

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从图中可以看出,底盘换电是目前换电模式的主流。

回到上文所提的奥动新能源,目前,奥动新能源拥有超过1000项换电技术专利,累计换电次数已经超过700万次。国内做乘用车换电方案的车企主要是北汽新能源和蔚来,它们的换电站都是与奥动新能源合作研发的。

在2020广州车展上,奥动新能源发布了最新一代4.0换电站,只需要20秒的时间就可以完成换电。

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换电的过程是这样的:车辆驶入换电站,站内的限位机构帮助车辆移动到正确的位置并固定,随后车辆被举升起来、卸下电池包。传送带把旧电池包运走,并运来的新的电池包。新的电池包安装完毕之后,车辆被降下,可以正常驶出完成换电。

为何奥动新能源的新技术可以实现20秒技术换电?换电站里的举升机、传送带都没有任何特别之处,其中的关键在于奥动新能源改进了电池包与车辆之间的连接方式。

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电池的固定往往采用螺栓,拆卸和安装都比较耗费时间。要在20秒以内完成换电,奥动新能源只能放弃螺栓另辟蹊径。黑色的凸起物似乎是固定电池包的卡扣,而电池包四周的圆柱形凸起物则可以起到定位和连接的作用。

与奥动新能源简单粗暴地将车辆举起进行换电的模式相比,蔚来第二代换电站则采用了打开护盖从汽车底部进行换电的模式代替了蔚来第一代换电站,车主换电过程可以不用下车,换完即走。

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换电模式的优势到底在哪里?为什么近年来政策都在鼓励换电技术的发展?

第一、电池作为新能源汽车的重要组成部分,占新能源汽车成本的很大一部分,而采用换电模式使车电分离,可以降低消费者的购车成本,吸引消费者购买新能源汽车,推动实现碳中和目标。

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第二、采用换电技术,由电池运营公司集中管理,可以提高电池的安全性。电池其实也是一个非常脆弱的组件,在使用过程中也需要及时养护、检测,否则在充电过程中和充电后的一个小时有较大风险,一旦热控制管理不好,就可能出现爆燃。

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第三,换电模式探索更加深入且落地。此前换电仅在公交、出租、网约、物流等To B领域的运营车辆应用,上文所提的蔚来汽车把换电带到了私人消费领域,更是成立了电池资产运营的BAAS模式,趟出了一条前人都没走出的路。

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换电模式是否能成功?这不仅仅是任何一个“蔚来”车企、“宁德时代”电池企业所需要解决的技术问题,更应该是国家层面顶层设计、产业生态、市场认可等多方面管理问题。

目前换电模式普及遇到的最大难题是缺乏换电的通用标准,这正是政府需要联合企业共同努力的去解决的问题。

换电模式发展到现如今,少不了奥动新能源、蔚来汽车的努力,不过随着国家不断完善换电模式的顶层设计,以及“双碳”目标的驱使,越来越多的企业将涌入换电领域的研究。

换电模式的春天已经到来,未来可期!

部分素材来自网络

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