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当电动汽车有了「加油站」,能否缓解你的里程焦虑?

 

文/易建成

当电动汽车有了「加油站」,能否缓解你的里程焦虑?

*图片来自网络

1.

这是一座占地 200 平方米的换电站。

它比加油站面积要小,是一栋单层长方形建筑:一半是车道,用于停车和电池更换;一半是储藏电池的电池仓以及工作人员控制设备用的操作台。

当电动汽车有了「加油站」,能否缓解你的里程焦虑?

一名工作人员驾驶一辆电动车驶进这座换电站,停在一个底部被镂空的单车道上。在操作台,另一名工作人员操作换电设备,通过精准确定电池位置,电池在更换过程中被锁紧,并在适当的位置被放下,原电池送回充电仓,接着换电设备再从充电仓取出一块满电的电池,将电池安装在车上。

从车辆驶入换电通道闸口,自动换电,到车辆驶出通道出口,整个过程大约持续3分钟,而真正的换电时间,大约只需2分钟。这是奥动新能源的工作人员向我们展示的电动汽车快速更换电池的技术。

当电动汽车有了「加油站」,能否缓解你的里程焦虑?

按照一座换电站可以服务 100 辆电动汽车计算,换电车辆与储备电池的数量比为 1:1.24。即每个换电站最多储备 24 块电池可满足站点需求。如果换电周期为 5 分钟,一座换电站一天可以支持 280 到 300 次的换电频率。

在北京,这样的换电站目前有 10 座,覆盖北京中心城区、怀柔、顺义等 8 个区县。

2.

今年 4 月,北京市发改委发布《北京市电动汽车充电基础设施专项规划(2016-2020 年)》,提出到 2020 年力争实现出租车全部电动化。这种趋势,为换电模式带来了快速发展的机会。

8 月,北汽新能源与上海电巴科技、奥动新能源签署战略合作协议,联合推出 EU220 换电版出租车和智能换电商业运营模式,北京是这种换电模式中推广应用的重点城市之一。其他城市还包括上海、广州、厦门、兰州。

三方合作中,北汽新能源以电动车作为主打产品,负责车辆开发,电池认证;上海电巴和奥动新能源则分别负责智能制造、换电技术提供、以及换电站基础设施的投资和运营。

10 月 29 日,北汽在北京交付投运了 10 座电动出租车充换电站集群。北汽集团董事长徐和谊透露了这一项目的计划:今年底将建成 50 座换电站,满足 6000 辆出租车换电;明年将实现投入运营 200 座换电站,满足 30000 辆出租车和网约车的换电需求。未来 5 年,北京将建成 500 座充电站,满足 5 万辆电动车换电。

据不完全统计,北京有大约 6.7 万辆出租车。按照上述计划,未来可逐步替换成电动出租车。今年,北京将会推出 2000 辆电动出租车,11 月中下旬,预计将会有 500 辆车先期进入市场。

这一项目的意义,徐和谊说,换电和充电兼容模式,打破了纯电动汽车的里程焦虑,解决了充电时间长、排队、停车费等问题。

3.

换电模式并不新鲜。

2006 年,国家电网组织了一系列电动汽车充换电设施研发与实践工作,确定了「换电为主,插充为辅」的思路,车主只需在国家电网充电站更换电池即可。但由于各方利益无法得到平衡,引发各方反对,最终搁置。

当电动汽车有了「加油站」,能否缓解你的里程焦虑?

在私人用车领域,以色列新能源汽车公司 Better Place 开启换电模式的先河。不过好景不长,由于业务量少,这家公司在 2013 年倒闭。这为换电模式的前景蒙上一层阴影。

同年 6 月,特斯拉发布换电技术,换电时间在 5 分钟内完成。但是用户在换电的同时还需要支付 80 美元的费用,对用户而言换电成本太高,更何况特斯拉超级充电站一直是免费提供给用户使用的。

尽管这种换电模式还没被特斯拉提上商用议程,但是在今年,特斯拉 CEO Elon Musk 发布《特斯拉蓝图第二篇章》提到 Tesla Semi 电动卡车和电动客车两款商用车将在 2017 年发布。有业内人士猜测,特斯拉将会在其电动商用车上启用换电模式:自建换电站,快速完成车辆电池补给,这比面向普通用户的换电站频次更高,足以支撑换电站的运行。

与之思路相似的是,徐和谊认为目前换电模式已经找到了市场定位——公共出行。以公共出行为市场切入点,出租车作为突破口。原因在于:出租车的利用率比私家车更高,是高频使用的车辆,更适合采用换电模式。

推行换电模式的前提是,整车厂商设计的电动汽车必须在设计之初就以按照换电的标准进行开发。支持换电模式的是一款北汽型号为 EU220 的车型——从去年开始开发,经过了整车测试周期和认证。这一过程被业内认为至少领先竞争对手 18 个月时间。

目前北汽在力推换电模式的标准化。三家企业合作,不光是将支持换电的车型推向市场、推广换电模式,还包括标准、计费计量的研究以及电池管理等课题。

现在北汽与各方已经研究编制了三项标准:换电站通用技术标准、电池技术标准以及换电站的运营标准。「标准化」意味着有一个评审尺度和判别依据,无论是监管、政策等方面能够顺利推动换电模式。

这套换电标准和换电技术在北汽内部是通用的,即使换了车型,也不受换电影响。

4.

根据出租车司机的工作和驾驶习惯,分为单班和双班:前者一个月驾驶里程为 5500 公里到 6000 公里,每天换一次电池;后者一个月驾驶里程为 9000 公里到 10000 公里,每天换两次电池。

算下来,电动出租车的日均行驶里程在 200 公里到 400 公里不等,平均每天至少要充一次电。由于充电所耗费的时间将会直接影响出租车司机的收入水平,换电模式就像在「加油站」补给,换完电池就能离开,不用长时间停留。这刚好解决了出租车快速补电的需求。

目前在北京的 10 个换电站点还处于试运行阶段,奥动新能源常务副总经理贺胜宏告诉雷锋网(公众号:雷锋网),具体的电动汽车计费计量细则各方还在讨论中。

关于换电站本身的标准,与加油站不同,除了在环境、安全、健康三个核心要素规范下,前者还需要对电池进行维护和保养。奥动新能源成立的一个电池中心团队,用于电池的维修和管理,希望通过技术来延长电池寿命来降低使用成本和折旧成本,改善电池在运营过程中的健康度。

例如,这个团队能做到更换电池模组里的某一节电芯,以此来最大限度利用和挖掘电池的潜能。这在整车(车体和电池未分离)状态下是比较难实现的。另外,换电站的充电系统能够通过 BMS (电池管理系统)通信,监控每一个电芯的数据和使用状态。

由于电能和燃油的能量形态不同,对车辆的安全管理也不相同。「我们通过高压电联接技术可以保持接触电阻长期的稳定性,这是比较难的技术。」贺宏胜说。在车型开发过程中,他们与北汽共同开发电池结构和外形,并向后者提供换电技术。

5.

事实上,除了出租车,电动公交的换电模式早就启动。

据公开资料,从 2009 到 2014 年,北京、青岛、天津等地的公交系统陆续开始尝试换电模式。贺宏胜举了一个例子,根据在广州大学城运营的数据,换电大巴运营总里程是直充大巴(通过充电桩充电)的 2 倍。「这直接反映了运营效率。」他认为,无论是从技术、营运成本和效率,换电模式显然更有优势。

贺宏胜在汽车行业从事技术研发相关的工作已经 20 多年,因为看好换电模式,今年年初加入奥动新能源。现在,贺宏胜更关注的是外界对换电模式的认识,希望社会看到它的价值。

他还记得有一天在换电站做测试,有一位电动车车主跑过来一探究竟。当这位车主得知电动车能在三分钟之内完成一次换电,他激动地说,我梦寐以求的电动车充电方式应该是能换电,没想到你们还真弄了一个。

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