电动汽车换电模式的发展现状及趋势综述

1、    电动汽车换电模式的发展现状及趋势综述    苏东摘要：新能源汽车的续航里程不高一直是制约其发展的主要因素，虽然近年来政府部门和相关企业已经加快充电桩的建设和普及，并积极研发快充、无线充电等新技术提高充电效率，但依然滞后于新能源汽车的增长和新能源车主的需求，在此背景下，效率更高、方式更灵活的换电技术应运而生，大幅缩短了电能补给时间，提高了车辆使用效率，缓解了电动汽车用户的里程焦虑问题，正在成为新能源汽车未来新的技术发展趋势。关键词：换电模式;发展现状;趋势引言电力作为一种特殊的商品，具备公共基础设施特性的同时，其商品性也日益突出，现货交易将成为常态

2、。现货交易的特点随时满足用户的需求，要求做到市场的电力需求和电网的供电能力的高度耦合程度。目前电网配置了调峰、调频等辅助容量备用，以备供电能力随负荷进行实时变化所需;同时，在无法消纳电力时，会出现弃风、弃光等情况。储能是提高电网消纳能力的重要手段，是新能源发展的关键问题，也是电网应对现货交易必须做好的准备。电动汽车电源的提供方式是电动汽车推广应用最关键的问题之一，目前推广的充电汽车的插充电方式，将无法满足快速充电的需要，单独考虑换电模式，投资巨大。可以把电网储能和电动汽车的电源供电综合考虑，采用换电模式，实现电网储能与充电汽车电源综合运作实现电动汽车便捷应用的同时。1换电模式简介新能源汽车电池

3、更换也称换电模式，是指车用动力电池在换电站中存储、充电，充满电后替换新能源汽车上的低电量电池。根据换电方式不同，换电模式可分为底盘换电和分箱换电2种。与充电模式相比，换电模式主要有以下优势。1）在能源端方面。换电模式能够调节电网峰谷负荷，促进可再生能源消纳，减少对电网冲击，实现能源互联网，且换电站和充电站相比，提高了用地使用效率。2）在购置端方面。换电模式可实现“车电分离”，即车企将不含电池的电动汽车和电池分开销售给用户和电池运营商，降低了消费者的购置成本。3）在使用端方面。换电模式可实现快速补充能源，解决“里程焦虑”“充电等待焦虑”，也可实现动力电池“升级更换”，为消费者提供更高容量、更高性

4、能的动力电池，提升驾乘体验满意度。此外，动力电池由运营商管理，既方便开展集中维保，也有利于保障充电安全。4）在回收端方面。换电模式可实现动力电池闭环管理，促进回收利用，防止废旧动力电池污染环境。同时，由于可实现“车电分离”，换电模式可以提高新能源二手车残值，激活二手车交易市场。2电动汽车换电模式的发展现状汽车换电技术是指将新能源汽车已经衰减或能量耗尽的动力电池从车身中取出并替换全新动力电池的技术。换电技术目前主要分为单次换电和快换电池2种，单次換电主要为电池容量衰减到一定比例的新能源汽车一次性更换新的动力电池，这样可以保证汽车继续以原有的电池容量行驶，续航里程得到保障，目前比亚迪、荣威、吉利、

5、广汽等新能源汽车企业可以提供免费单次更换动力电池的业务，缺点是由于新的电池容量与之前的相同，续航里程没有实际增加，在目前充电桩普及程度不高的环境下并没有实质性解决行驶过程中续航里程不足的问题。在此背景下汽车企业开始研发多次换电技术，又称为快换电池技术，是指可以在新能源汽车使用的任意时间段，通过特定的装置短时间内快速更换动力电池，与燃油车的加油过程类似，使汽车可以继续以足够的续航里程行驶，快换电池技术相比于单次换电技术更加高效、灵活、机动，可以真正解决行驶过程中电量耗尽的问题，快换电池技术（以下简称换电技术）是未来换电技术的主要发展方向和趋势。换电技术最早始于21世纪初，当时新能源汽车产业还处于

6、发展初期，续航里程不尽人意，电池技术发展缓慢，针对这一窘境，相关企业已经开始研发换电技术，其中最具代表性的是总部设在以色列的betterplace公司，该公司在首先与以色列政府合作，投资6亿美金在以色列建成了38个换电站和少量充电桩。公司相继与丹麦、澳大利亚、加拿大、日本等国合作，大力推行旗下的换电网络服务项目。但2013年5月在巨额建站成本和极低回报率的情况下，betterplace公司宣布破产，其相应的换电业务也宣告终止。不久之后，美国电动汽车制造商特斯拉演示了其最新研发的耗时仅90s的换电技术，但由于产业链整合难度大、建站投入高、收益极微等因素，特斯拉最终也宣告放弃换电模式。3电动汽车换

7、电模式的发展趋势3.1集约型换电设施换电站除了要为新能源汽车提供换电服务之外，还要对动力电池进行储备、充电、检测、保养等，保证其能够正常稳定使用。基于以上多种功能的换电站相比于充电桩占地面积更大、建设和运营成本更高，一直制约和阻碍换电模式的推广应用。针对这一现状，国内最大的电网企业国家电网正在主导研发占地面积更小、建设成本更低、自动化水平更高的集约型换电站。集约型换电站是在原有换电站的基础上，基于集约型、模块化、高效率为核心的技术研发思路提出的集成式换电设备，为了最大限度地利用土地，换电站地主体采用高箱集装箱，并对内部进行一体化充换电系统设计、电气模块化设计，对功能子系统集成优化，采用信息监控

8、和多工位集约化，实现电池充换电自动甄选和存取，提高自动化水平，一般可以提供超过20个充电工位。由于储存的动力电池较多，为保障使用过程中的安全，集装箱体增加了雨棚、卷闸门、安全护栏等防护设备，以保障使用过程中的安全稳定。3.2开展换电模式试点示范，鼓励部分企业先行先试建议政府部门对换电这种新业态、新模式、新理念采取包容审慎的服务和监管方式，给予企业创新发展空间。由于我国推广换电模式的企业较少，且缺少有效的考核、验证、改进和提升，可以通过选择部分地区或企业开展试点示范、先行先试的方式，避免一哄而上，出现战略误判、安全事故和资源浪费。鼓励企业在试错中创新，在包容中发展，推动在试点地区或企业内部形成统

9、一的动力电池标准，实现不同企业、不同车型之间的动力电池互换。加快形成可复制的推广经验，并总结经验教训，支撑政府部门完善换电模式管理体系。3.3制定统一标准新能源汽车的充电技术与产业本身几乎是同步发展，经过近20年的不断完善和进步，目前充电技术的接口标准已经统一，纯电动汽车已经可以在其他品牌的充电桩进行充电，统一标准使充电变得更加便利高效，显著提升产品的吸引力和竞争力，加速新能源汽车的普及推广，促进产业整体的发展，统一标准对其重要性不言而喻。换电技术由于起步较晚，同时涉及专利与商业机密，目前还处于各大厂商自主研发、各自为政的发展阶段，而各车企内部的发展阶段和路径也不尽相同，其中，蔚来汽车的发展阶段走在了行业前沿，其在换电模式的初始阶段就制定了统一标准，旗下所有车型均使用相同规格的动力电池，同一种电池可以给不同的车型更换，高效便捷。2018年底蔚来又推出了业界首创的电池升级服务，用户可以付费更换更高容量的动力电池，费用远低于购买整车，使用现有车辆就可以提升续航里程，极大地节省了费用，在新能源汽车发展历史上有重要的意义。结语利用电网侧储能与电动汽车换电模式综合运作，利于电网的安全运行，符合社会、用车人、供电企业、汽车厂商、电池厂商的各方利益，有利于电动